JP2011088211A - レーザ溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルなレーザ溶接機を提供するとともに、様々なワークピースに対する交換性を最適化すること。
【解決手段】レーザ照射によるワークピース８の接合装置であって、ガイドレール３にそって移動しつつワークピース８を把持等するワークピース支持台５と、レーザ発生手段と、当該接合装置に設けられつつワークピース８の表面にレーザ光を焦点合わせするレーザ照射ヘッド１３と、部材が突き合わせ手段によって突き合わされる突き合わせ位置と、ワークピース８上に配置可能な支持クランプ１０を有する溶接位置とを備えて成り、ワークピース支持台５が突き合わせ位置と溶接位置の間を移動可能に構成された前記接合装置において、様々な寸法のワークピース８を処理するために、ワークピース８それぞれに対応したそれぞれ少なくとも２つの突き合わせ手段及び支持クランプ１０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づく、レーザ照射によるワークピースの接合装置に関するものである。

特許文献１には固定具を備えた工作機械が開示されており、２つのワークピースが共にレーザ処理されるようになっている。ここで、レーザ処理として、材料切除、表面加工、硬化処理及び溶接が示されている。また、固定具は、互いに垂直に伸びる少なくとも２つの軸において数値的に制御されて移動可能となっているとともに、押圧過程を通して２つのワークピースをそのレーザ溶接のために互いに相対的に所定の位置へもたらすことができるようになっている。

また、この固定具はワークピーススピンドルとして形成されており、このスピンドルは、回転軸周りに回転可能に支持されている。さらに、レーザ照射ヘッドが設けられており、このレーザ照射ヘッドは、２つの軸周りに回動することができるようになっている。そして、フランジ付きのシャフト及びベル状のワークピースを突き合わせるために、固定手段内にワークピースの形状に対応したコレットチャック及びリング状のケーシングが設けられている。

独国特許出願公開第１９９４７５８８号明細書

本発明の目的とするところは、フレキシブルなレーザ溶接機を提供するとともに、様々なワークピースに対する交換性を最適化することにある。

上記目的は、請求項１記載の接合装置によって達成される。また、本発明の好ましい実施形態は、様々なワークピースの処理のために、適当な突き合わせ手段を突き合わせ位置において突き合わせるとともに、ワークピースの外形に対応した支持クランプを溶接位置において用意することにある。これにより、装置の交換が自動化される上、交換時間が非常に低減される。

また、ワークピース支持台がワークピースを適当な位置へ移動させるので、操作者が介入する必要がなくなる。好ましい実施形態においては、構成部材を固定するのに必要な支持クランプをマガジン内に配置することが可能である。また、溶接位置において支持クランプを交換すべきときには、マガジンがガイドレール上を移動するとともに所望の支持クランプを位置決めする。

さらに、他の好ましい実施形態においては、移動可能なワークピース支持台がマガジンに結合されている。これにより、マガジン用の独立した駆動手段が不要となる。

本発明によれば、フレキシブルなレーザ溶接機を提供するとともに、様々なワークピースに対する交換性を最適化することが可能である。

レーザ溶接機の正面図である。 レーザ溶接機の側面図である。 比較的大きなワークピースを処理する場合の図２に対応した図である。 溶接位置を拡大して示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１において、台１（図２参照）は互いに離間した２つの壁面部２，２’を有しており、これら壁面部２，２’の上面にはスライダ４のための水平なガイドレール３，３’が設けられている。スライダ４においては、モータ式スピンドルとして形成されたワークピース支持台５がガイドレール６上で垂直方向に移動可能となっている。なお、モータ式スピンドルは、直立して配置されているとともに、その先端部において、ワークピース８を収容するための与圧手段を支持している。

また、スライダ４の上方には支持クランプ１０，１０’を備えたマガジン９が配置されており、このマガジン９は、上記同様、ガイドレール３上を水平方向に移動可能となっている。そして、スライダ４は連結部材１１を介してマガジン９と連結されることができ、このマガジン９が所望の位置へ移動することになる。したがって、マガジン９には独自の駆動源を設ける必要がない。なお、レーザ源１２は図１における右側に配置されているとともに、該レーザ源１２に接続されたレーザ照射ヘッド１３は固定して設けられている。

図２には２つの異なるサイズのワークピースのための、側面図で示すレーザ溶接機の実施形態が示されており、このレーザ溶接機は、様々な外形及び／又は寸法を有する様々なワークピースに対応できるようにしたものである。

比較的小さなワークピース８が与圧手段７に装着され、スライダ４が移動するのに伴い、該ワークピース８が突き合わせステーション１４’へ移送される。そして、ワークピース支持台５（図１参照）が上方へ移動し、ワークピース８が、その寸法に合わせられた突き合わせ手段１５’に対して押圧される。このとき、突き合わせ部分１７はワークピース８に突き合わされ、つづいて、ワークピース支持台５が再び下方へ移動し、スライダ４は溶接位置へ移動する。

そして、ワークピース支持台５は、上方へ移動し、ワークピース８を支持クランプ１０’に対して押圧する。その後、モータ式スピンドルがワークピース８と共に回転することになり、このとき、溶接継ぎ目１８が形成される。

なお、図２と同様に、図３には比較的大きな径を有するワークピース８’の処理が示されている。また、マガジン９が連結部材１１を介してスライダ４と結合されているとともに、支持クランプ１０と共に溶接位置１６へ移動する。

図４には、溶接位置１６が拡大して示されている。突き合わせ部分１７は、突き合わせステーション１４’において、あらかじめ、与圧手段７に支持されたワークピース８に対して押し付けられている。また、溶接位置１６においては、モータ式スピンドルが上方に移動し、ワークピース８が支持クランプ１０に対して押圧される。そして、レーザ照射ヘッド１３からレーザを照射することで溶接継ぎ目１８が形成される。なお、このようなレーザ溶接機によれば、固定されたレーザ照射ヘッドであっても、このレーザ照射ヘッドの自動的な交換が可能である。

１ 台
２，２’ 壁面部
３，３’ ガイドレール
４ スライダ
５ ワークピース支持台
６ ガイドレール
７ 与圧手段
８ ワークピース
９ マガジン
１０，１０’ 支持クランプ
１１ 連結部材
１２ レーザ源
１３ レーザ照射ヘッド
１４，１４’ 突き合わせステーション
１５，１５’ 突き合わせ手段
１６ 溶接位置
１７ 突き合わせ部分
１８ 溶接継ぎ目

Claims (9)

1. 少なくとも２つの部材をあらかじめ定められた接合ラインに沿って接合する、レーザ照射によるワークピース（８）の接合装置であって、
   第１のガイドレール（３）にそって移動しつつ前記ワークピース（８）を把持、搬送、位置決め及び駆動するワークピース支持台（５）と、
   レーザ発生手段と、
   当該接合装置に設けられつつワークピース（８）の表面にレーザ光を焦点合わせするレーザ照射ヘッド（１３）と、
   前記部材が突き合わせ手段（１５，１５’）によって突き合わされる突き合わせ位置（１４）と、
   前記ワークピース（８）上に配置可能な支持クランプ（１０，１０’）を有する溶接位置（１６）と
   を備えて成り、前記ワークピース支持台（５）が前記突き合わせ位置（１４）と前記溶接位置（１６）の間を移動可能に構成された前記接合装置において、
   様々な寸法の前記ワークピース（８）を処理するために、該ワークピース（８）それぞれに対応したそれぞれ少なくとも２つの突き合わせ手段（１５，１５’）及び支持クランプ（１０，１０’）を設けるとともに、これら突き合わせ手段（１５，１５’）及び支持クランプ（１０，１０’）を必要に応じて選択的かつ自動的に使用可能としたことを特徴とする接合装置。
2. 前記支持クランプ（１０，１０’）が前記マガジン（９）に設けられた請求項１記載の接合装置において、
   前記マガジン（９）及び前記ワークピース支持台（５）の互いの相対移動によって、前記支持クランプ（１０，１０’）を前記ワークピース（８）の表面上に設置可能としたことを特徴とする接合装置。
3. 前記マガジン（９）を前記ガイドレール（３）に沿って移動可能に構成するとともに、前記マガジン（９）のこのような移動によって、各寸法に合わせられた前記支持クランプ（１０，１０’）を前記溶接位置（１６）へ移動可能に構成したことを特徴とする請求項２記載の接合装置。
4. 前記マガジン（９）を、連結部材（１１）によって前記ワークピース支持台（５）に結合可能とするとともに、該結合により所望の位置へ移動可能に構成したことを特徴とする請求項３記載の接合装置。
5. 互いに離間した２つの壁面部（２，２’）を有する台（１）を備えて成る請求項１〜４のいずれかに記載の接合装置において、
   前記ワークピース支持台（５）を、スライダ（４）上で、前記壁面部（２，２’）上に配置された前記第１のガイドレール（３’）に沿って水平方向に移動可能に構成したことを特徴とする接合装置。
6. 前記ワークピース支持台（５）を、前記スライダ（４）上で、第２のガイドレール（６）に沿って垂直方向に移動可能としたことを特徴とする請求項５記載の接合装置。
7. 前記ワークピース支持台（５）をその水平方向の移動によって前記支持クランプ（１０，１０’）の下方の位置へ移動可能とするとともに、前記ワークピース支持台（５）の垂直方向の移動によって前記支持クランプ（１０，１０’）を前記ワークピース（８）の表面上へ設置可能としたことを特徴とする請求項６記載の接合装置。
8. 前記ワークピース支持台（５）を、その水平方向の移動により前記突き合わせ位置（１４）へ移動可能とするとともに、その垂直方向の移動により前記ワークピース（８）の構成部材を突き合わせ可能に構成したことを特徴とする請求項６記載の接合装置。
9. 前記ワークピース支持台（５）を、前記ワークピース（８）を回転駆動するためにモータ式スピンドルとして形成したことを特徴とする請求項６記載の接合装置。