JP3109261B2 - Laser welding unit - Google Patents

Laser welding unit

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JP3109261B2
JP3109261B2 JP04177034A JP17703492A JP3109261B2 JP 3109261 B2 JP3109261 B2 JP 3109261B2 JP 04177034 A JP04177034 A JP 04177034A JP 17703492 A JP17703492 A JP 17703492A JP 3109261 B2 JP3109261 B2 JP 3109261B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車等のボデ
ィのスポット溶接による結合に適用するレーザ溶接ユニ
ットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser welding unit used for spot welding of bodies such as automobiles.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電気的なスポット溶接手段[以
下、これを「従来例1」という]は、電源容量の制限か
ら、相互に溶接できる被接合材の板厚に対しての制限や
1つの溶接点(スポット溶接点)のごく近くに、さら
に、もう1つのスポット溶接点を行うとすると、このス
ポット溶接の電流が既に溶接されたスポット溶接部分に
分流し、有効なスポット溶接が得られず、スポット溶接
の信頼性を損うおそれがある。特に、上述した従来例1
において、2枚重合した被接合材を円弧状の曲線にシー
ム溶接することは困難である。又一方、上述した従来例
1は、大電流を瞬間的に流さなければならないので、可
撓性の大きい導体を利用しなければならず、安全性や電
極チップの寿命に難点があるばかりでなく、接合する2
つの被接合材を、予め、充分に密着させるのに大きな押
圧力を必要とすると共に、被接合材が薄板のとき、溶接
時に溶けた金属ミスト等が四方へ飛散することが多くな
って、接合部の溶接点が実質的に減少して窪みを生じる
おそれがある。さらに又、上述した従来例1に使用され
る両電極チップは、導電性、冷却性及び耐押圧力を保持
するために、常に清掃された状態に保持することを余儀
なくされている。また、他方でレーザースポット溶接手
段[以下、これを「従来例2」という]も既にいくつか
提案されているけれども、これらは、被接合材が薄板の
とき、レーザー光束を斜方向から被接合材に照射して溶
接し、溶接長さを長くするようにしている。しかしなが
ら、上述した従来例2は、レーザー光線による溶接で過
度の急激な加熱及び急速な冷却によって、非溶接部と溶
接部との間の金属組織中にプローホールや不純物の混入
が多くなり、しかも、過度の硬度差異を生じて、あたか
も、金属材料の焼入れや金属組織の局部的な材料歪み及
び亀裂(クラック)を起こすおそれがある。そこで、こ
れまでの従来例1及び従来例2の改良手段としての文献
に特開平2-25715 号公報[以下、これを「従来例3」と
いう]がある。図11において、レーザ装置1104からの
レーザ光が集光レンズ光学系1115, 反射体1122,1123 を
介して被接合材1109の接合部1109a に焦点1100を合わし
てレーザ溶接を行う装置であるが、水平腕槓杆1103を有
する機枠の上部にレーザ装置1104を備えた揺動槓杆1105
を枢着し、水平腕槓杆1103の一端部1103a に被接合材11
09を支承する下側チップ1108を設け、この下側チップ11
08の直上に位置する揺動槓杆1105の一端部に上側チップ
1112を一体に設け、この上側チップ1112の上位の揺動槓
杆1105内に固定した集光レンズ光学系1115をレーザー装
置1104からのレーザ光を下方へ照射するようにして設
け、この集光レンズ光学系1115の下位の揺動槓杆1105に
被接合材1109に焦点を結ぶようにした反射体1122,1123
を備えた旋回部材1121を、モータ1126, 小歯車1127, 軸
1118を経て、回動自在に設けた装置である。
2. Description of the Related Art Conventional electric spot welding means (hereinafter referred to as "conventional example 1") is limited in terms of the thickness of a material to be welded to each other due to the limitation of power supply capacity. If one spot welding point is to be performed in close proximity to one welding point (spot welding point), the current of this spot welding is diverted to the already welded spot welding portion, and an effective spot welding is obtained. And the reliability of spot welding may be impaired. In particular, the above-mentioned conventional example 1
In this case, it is difficult to seam-weld the two materials to be joined into an arc-shaped curve. On the other hand, in the above-mentioned conventional example 1, since a large current must be instantaneously passed, a conductor having high flexibility must be used, and not only is safety and the life of the electrode chip disadvantageous, but also , Joining 2
A large pressing force is required in advance to sufficiently adhere the two materials to be joined together, and when the materials to be joined are thin plates, the metal mist and the like melted during welding often scatter in all directions, and the joining is performed. There is a possibility that the welding point of the part is substantially reduced and a depression is generated. Furthermore, the two-electrode tip used in the above-mentioned prior art example 1 must be always kept in a cleaned state in order to maintain the conductivity, the cooling property and the pressure resistance. On the other hand, although some laser spot welding means [hereinafter referred to as "conventional example 2"] have already been proposed, these methods use a laser beam that is obliquely applied to a material to be bonded when the material to be bonded is a thin plate. And weld to increase the welding length. However, in Conventional Example 2 described above, excessively rapid heating and rapid cooling by welding with a laser beam increase the amount of probe holes and impurities mixed in the metal structure between the non-welded portion and the welded portion, and An excessive hardness difference may occur, as if quenching of a metal material or local material distortion and cracking of a metal structure may occur . Therefore, a document as an improvement means of Conventional Examples 1 and 2 is Japanese Patent Laid-Open No. 2-25715 [hereinafter referred to as "Conventional Example 3"]. In FIG. 11, a laser beam from a laser device 1104 is focused on a joint 1109a of a material to be joined 1109 via a condenser lens optical system 1115 and reflectors 1122 and 1123 to perform laser welding. A swinging operating rod 1105 provided with a laser device 1104 at the top of a machine frame having a horizontal arm operating rod 1103
The pivotally mounted, the welded material 11 to one end 1103a of the horizontal arm Replace 1103
A lower chip 1108 for supporting 09 is provided.
An upper tip is attached to one end of the swinging rod 1105 located directly above 08.
1112 is provided integrally, and a condenser lens optical system 1115 fixed in the upper swinging rod 1105 of the upper chip 1112 is provided so as to irradiate the laser beam from the laser device 1104 downward. Reflectors 1122, 1123 that focus on the material to be joined 1109 on the lower swinging rod 1105 of the system 1115
This is a device in which a revolving member 1121 provided with is rotatably provided via a motor 1126, a small gear 1127, and a bearing 1118 .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この従来例3は、なる
ほどレーザ光線を使用して重合した被接合材(ワーク)
1109を円弧状にシーム溶接を行うことができるけれど
も、従来例3の最大の決定的な問題点としてはワーク固
定方法にある、つまり揺動槓杆1105で被接合材(ワー
ク)1109を挟むので位置決め精度は極めて悪い。しか
も、レーザ光の経路において旋回部材1121から透孔1124
までは露光しており、接合部1109a を覆うカバー部材11
25も、レーザ光溶接に係る危険性を完全に防御する手段
ではない欠点を持つ。ところで、レーザ光は、目に見え
ないし、またエネルギ密度が非常に高いため、人体への
被害が大きくなる、特にYAGレーザ光ではその波長か
ら人の目に対して危険度が高い。こうした安全面から、
レーザ光を使った装置はその安全装置のために、大掛か
りになる欠点をも併せ持っていた。この欠点を補いなが
ら、尚かつ、安全性の高い装置が必要となる。さらに、
例えば自動車ボディの結合面は、各種誤差の集積で隙間
が存在する。レーザ光溶接での溶接部の品質を確保する
ために、溶接時にこの隙間を潰し、板を密着させておく
ことが大切となる。ここにおいて、本発明は、以上の必
要条件を完全に取込みながら、今後のスポット溶接から
代替え脱皮した十分条件を完備した溶接ユニットを実現
すべくして考究されており、まずその第1手段として、
ツールの位置決めが容易にして極めて正確になされ、連
続的・自動化の可能な点・直線・円・任意の曲線のレー
ザ溶接作業ユニットを模索すべくして、創達されたのが
本発明であり、さらにその第2手段として、比較的に進
歩した先の従来例3などでも、未だに除去されていない
難点並びに安全装置に係る欠点を完璧に払拭するととも
に、その改善と新しい要求を十二分に満足させるため
に、レーザ光を完全に遮蔽する安全性を帯有し、これま
でのスポットアーク溶接手段の不具合は言うまでもな
く、電子ビーム溶接における全ての欠点をも払拭した、
例えば自動車等のボディのスポット溶接による結合にも
適用する、レーザ溶接ユニットを提供することを目的と
する。
In the prior art 3, the work to be joined (work) is superposed by using a laser beam.
Although seam welding can be performed on the 1109 in an arc shape, the biggest decisive problem of the conventional example 3 is the method of fixing the work, that is, positioning because the workpiece 1109 is sandwiched by the swinging operating rod 1105. The accuracy is extremely poor. In addition, the turning hole 1121
Is exposed, and the cover member 11 covering the joint 1109a is exposed.
25 also has the disadvantage that it is not a complete protection against the dangers associated with laser beam welding. By the way, the laser light is invisible and has a very high energy density, so that the damage to the human body is increased. Particularly, the wavelength of the YAG laser light has a high risk to human eyes due to its wavelength. From these safety aspects,
The device using the laser beam also had a drawback that became large due to its safety device. There is a need for a device that compensates for this drawback and that is highly secure. further,
For example, a gap exists on the coupling surface of an automobile body due to accumulation of various errors. In order to ensure the quality of the welded portion in laser beam welding, it is important that the gap be crushed at the time of welding and the plate be kept in close contact. Here, the present invention has been studied in order to realize a welding unit having sufficient conditions, which completely replaces the above-mentioned necessary conditions and substitutes for the future spot welding, and as a first means,
The present invention was conceived in an effort to find a laser welding work unit that facilitates positioning of a tool, is extremely accurate, and is capable of continuous, automated, points, straight lines, circles, and arbitrary curves. Further, as a second means, even in the comparative example 3 which has been relatively advanced, the difficulties which have not yet been eliminated and the disadvantages related to the safety device are completely wiped out, and the improvement and new demands are sufficiently satisfied. In order to make it safe to completely shield the laser beam, it has wiped out all the drawbacks in electron beam welding, let alone the problems of the conventional spot arc welding means,
For example, an object of the present invention is to provide a laser welding unit that is also applied to spot welding of a body of an automobile or the like.

【0004】上記課題を解決するための手段として、請
求項1記載の発明は、可動体に駆動されて任意の位置へ
移動することが可能であって、ツールを支持する動作軸
を回転させる回転軸の回転中心から一定距離 (r) 離れ
た動作軸回転中心とツールとの距離がツールの行う円運
動の半径R (θ) と等しくなるように動作する軌跡補間
装置を備えており、この軌跡補間装置は、ローラ部材が
設けられたワーク接触面によりワークを挟圧固定する一
対のクランプ部材を有すると共に、周囲から遮蔽された
被溶接個所へ向けてツール先端からレーザ光を照射し
て、このクランプ部材で把持されたワークの溶接を行う
ものであり、しかも、前記可動体の駆動により所定位置
へ位置決めされた後に円状または角状の軌跡溶接を遮蔽
状態で行い、更に前記可動体の駆動により必要距離移動
してからこの円状または角状の軌跡溶接の繰り返しを行
うことが可能なものである、ことを特徴とする。請求項
2記載の発明は、可動体に駆動されて任意の位置へ移動
することが可能であって、ツールを支持する動作軸を回
転させる回転軸の回転中心から一定距離(r) 離れた動
作軸回転中心とツールとの距離がツールの行う円運動の
半径R (θ) と等しくなるように動作する軌跡補間装置
を備えており、この軌跡補間装置は、ローラ部材が設け
られたワーク接触面によりワークを挟圧固定する一対の
クランプ部材を有すると共に、周囲から遮蔽された被溶
接個所へ向けてツール先端からレーザ光を照射して、こ
のクランプ部材で把持されたワークの溶接を行うもので
あり、しかも、前記可動体の駆動により所定位置へ位置
決めされた後に半円状または半角状の軌跡溶接を遮蔽状
態で行い、更に前記可動体の駆動により必要距離移動し
てからこの半円状または半角状の軌跡を反転させた軌跡
を追跡し、その半円状または半角状の軌跡溶接の繰り返
しを行うことが可能なものである、ことを特徴とする。
[0004] As means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is capable of moving to an arbitrary position by being driven by a movable body, and rotating the operating shaft for supporting the tool. A trajectory interpolator that operates so that the distance between the tool and the center of rotation of the operating axis, which is a fixed distance (r) away from the center of rotation of the shaft, is equal to the radius R (θ) of the circular motion performed by the tool. The interpolation device has a pair of clamp members for clamping and fixing the work by the work contact surface provided with the roller member, and irradiates a laser beam from a tool tip toward a welded portion shielded from surroundings. The workpiece gripped by the clamp member is welded, and after being positioned at a predetermined position by driving the movable body, circular or angular locus welding is performed in a shielded state. It is characterized in that the circular or angular locus welding can be repeated after moving the required distance by driving the moving body. According to the second aspect of the present invention, the movable member can be moved to an arbitrary position by being driven by the movable member, and can be moved at a predetermined distance (r) from the rotation center of the rotating shaft for rotating the operating shaft supporting the tool. A trajectory interpolator that operates so that the distance between the axis of rotation and the tool is equal to the radius R (θ) of the circular motion performed by the tool; the trajectory interpolator includes a workpiece contact surface provided with a roller member; A pair of clamp members for clamping and fixing the work by irradiating a laser beam from the tool tip toward a welded place shielded from the surroundings to weld the work held by the clamp member. In addition, after being positioned at a predetermined position by driving the movable body, semi-circular or half-angle trajectory welding is performed in a shielded state, and after moving the required distance by driving the movable body, the semi-circular Or tracking the trajectory obtained by inverting the half-angle shaped trajectory, but capable of performing its semicircular or repeated byte shaped trajectory welding, characterized in that.

【0005】[0005]

【作用】本発明は上記手段により、ワークを安定して挟
圧し、精緻な位置決めが行われ、そして固定把持しなが
ら極めて小さな運動でも、ロボットの動きと連動して別
異の軌跡補間装置により容易にかつ確実になされうるか
ら、レーザ溶接によるワークの変幻する形状の要求にも
自在に応答可能となり、かつ自動化もできる。さらに、
発射されるレーザ光が溶接加工の箇所において、外部と
完全に遮断される構成にしてあるから、人的保安上も完
璧となる。しかも、ワークを点接触にて圧接・挟持しな
がら、可動体にてワークを自在に変位可能にして、連続
したウィビーングなどの図形の正確なレーザ溶接ができ
る。
According to the present invention, the work is stably pressed by the above means, precise positioning is performed, and even a very small movement while being fixedly held is easily performed by a different trajectory interpolation device in conjunction with the movement of the robot. Therefore, it is possible to freely respond to a request for a deformed shape of a workpiece by laser welding, and automation can be performed. further,
Since the laser beam to be emitted is completely shut off from the outside at the welded portion, the personal security is also perfect. In addition, the work can be freely displaced by the movable body while pressing and holding the work by point contact, and accurate laser welding of figures such as continuous weaving can be performed.

【0006】[0006]

【実施例】本発明の具体的実施例を図に示して詳しく説
明する。図1は、本発明の一実施例における一部を切り
欠いた側面図である。この一実施例は、被接合部材を一
方の上側クランプと他方の下側クランプで上下に押圧挟
持して、被接合部分を上側クランプの中央部に開設され
た加工用孔の内部に抱え込み、上側クランプの上部より
レーザ光を照射して溶接加工する手段である。つまり、
この一実施例は被接合部材を上・下側クランプで押圧挟
持した位置決め状態での、ツールの可動範囲内で溶接加
工するユニットである。可動体として例えば産業用のロ
ボットが想定される。この産業用のロボットのアームの
先端をなすロボットフランジ14に本発明のレーザ溶接ユ
ニットが全て搭載される。ロボットフランジ14の動きと
は別に軌跡補間装置10[特開昭63-235073 号公報] が溶
接線に沿っての軌跡運動を行う。軌跡補間装置10はエネ
ルギを伝達する光ファイバー6から与えられる光レーザ
を、レーザ駆動ユニット1において調整制御して、ツー
ル4の筒先から例えば自動車のボディなどのワーク11a,
11b の接合部12を照射する。軌跡補間装置10の上部は上
蓋2a で蓋をされ、側面は円筒状の円筒部2b とその下
部の円錐部2c さらには筒状部2d と続き、先端部は押
え先端部2e に至る。この先端部2e は繰返し押圧作業
が行われるから、他の一体成形の部分とは異なる硬質部
材で形作られる。そして、円筒部2b の一部に弾性体5
を介して位置決めのときの縦方向のブレを吸収して衝撃
による光軸の狂いを改善し、支持部5a と連結部1a と
が螺着されて、軌跡補間装置10が上側クランプ2に保持
されている。ワーク11a,11b の接合部のレーザ溶接部12
を下部から支持する手段として、上側クランプ2の円筒
部2b に一方の側面が螺着された空気シリンダー7の可
動部であるシリンダー7a の先端に配設した継ぎ手8a,
8b を経て、支持腕部3a と支え先端部3b から成る下
側クランプ3を備え、シリンダー7a が上昇すると上側
クランプ2と下側クランプ3の間隙が小さくなる。さら
に、空気シリンダー7の他方の側面は側板7a が螺着さ
れ、その側板7a上には通常的な手段であるワークに倣
いフローティングにツール4を保持する平衡取付部材9
a と平衡取付部材9b が固着され、両者間に継ぎ手13a
が植設されており、継ぎ手13a のほぼ中央部にはこれに
対し直交軸である継ぎ手13b がスリーブ軸受13c を介し
て回動自在に接合され、継ぎ手13b の外周面と平衡取付
部材9a ,9b の内側面間には、それぞれバネ9c,9d
が配設される。このような構成であるから、先ず産業用
ロボット[可動体]でロボットフランジ14が位置決めさ
れ、空気シリンダー7のシリンダー7a が下降され、被
溶接体のワーク11a,11b の接合部12が上側クランプ2の
押え先端部2e に接触させ位置決めされた状態で、シリ
ンダー7a が上昇を始め、支え先端部3b が接合部12を
噛み込む状態で押え先端部2e に押さえ付け、レーザ溶
接部12は隙間なく完全に押圧された状態で、軌跡補間装
置10の操作により、ツール4からのレーザ光照射によっ
て点からあらゆる形状の線までの軌跡が描かれ、ロボッ
トフランジ14を固定したままの状態において、良質な溶
接が実施される。ところで、円筒部2b とその下部の円
錐部2c さらには筒状部2d は、必ずしも円形状を基本
的な形状としなければならないわけではなく、使用目的
及び使用状態に応じて角筒角錐状の形状であっても、本
発明の同様な作用効果が得られる。また、可動体の移動
操作を連動させながら、連続した長い溶接線の溶接加工
を可能にしている手段も具備できる。すなわちその手段
は、ワーク11a,11b を先端部2e と支え先端部3b のそ
れぞれの対向面に、ボールローラなどを配設して、ワー
ク11a,11b を点接触で圧接把持しながら、ロボットフラ
ンジ14の操作により、ツール4を含むこのユニット全て
を摺動させ、次の溶接点へ位置決めされ、次の溶接が軌
跡補間装置10の操作により施工される[ユニット全てを
摺動する手段は後述する]。図2は、図1のA−A断面
図、すなわち押え先端部の開口形状である。図面におい
て同一符号は、同一もしくは相当部分を表す。押え先端
部2e の開口部の形状は、必要に応じて種々の形状が考
えられるが、その開口部の面積範囲が軌跡補間装置10の
操作によるツール4の可動可能範囲であり、例えば図2
(a) は長円形状あるいは直線状の軌跡溶接に適合し、図
2(b)は円形状あるいは広がりのある軌跡溶接に適切で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway side view of an embodiment of the present invention. In this embodiment, a member to be joined is vertically pressed and clamped by one upper clamp and the other lower clamp, and the joined portion is held inside a machining hole formed in a central portion of the upper clamp, This is a means for performing laser welding by irradiating laser light from above the clamp. That is,
This embodiment is a unit for performing a welding process within a movable range of a tool in a positioning state in which a member to be joined is pressed and clamped by upper and lower clamps. For example, an industrial robot is assumed as the movable body. The entire laser welding unit of the present invention is mounted on the robot flange 14 which is the tip of the arm of this industrial robot. In addition to the movement of the robot flange 14, a trajectory interpolation device 10 [Japanese Patent Laid-Open No. 63-235073] performs a trajectory movement along the welding line. The trajectory interpolating device 10 adjusts and controls the optical laser supplied from the optical fiber 6 for transmitting energy in the laser drive unit 1 so that a workpiece 11a,
The joint 12 of 11b is irradiated. The upper portion of the trajectory interpolation device 10 is covered with an upper lid 2a, the side surface of which is connected to a cylindrical cylindrical portion 2b, a lower conical portion 2c, and a cylindrical portion 2d, and the leading end portion reaches a pressing leading end portion 2e. Since the pressing portion 2e is repeatedly pressed, the tip portion 2e is formed of a hard member different from other integrally formed portions. An elastic body 5 is provided on a part of the cylindrical portion 2b.
Absorbs the vertical blur at the time of positioning through the through hole to improve the deviation of the optical axis due to the impact. The support portion 5a and the connecting portion 1a are screwed, and the trajectory interpolation device 10 is held by the upper clamp 2. ing. Laser weld 12 at the joint of workpieces 11a and 11b
As a means for supporting the air cylinder 7 from below, a joint 8a, which is disposed at the tip of a cylinder 7a, which is a movable portion of an air cylinder 7 having one side screwed to the cylindrical portion 2b of the upper clamp 2,
8b, a lower clamp 3 comprising a support arm 3a and a support tip 3b is provided. When the cylinder 7a is raised, the gap between the upper clamp 2 and the lower clamp 3 is reduced. Further, a side plate 7a is screwed on the other side surface of the air cylinder 7, and on the side plate 7a, an equilibrium mounting member 9 for holding the tool 4 in a floating state following a work which is a usual means.
a and the equilibrium mounting member 9b are fixed, and a joint 13a is provided therebetween.
A joint 13b, which is an orthogonal axis, is rotatably connected to a substantially central portion of the joint 13a via a sleeve bearing 13c, and the outer peripheral surface of the joint 13b and the equilibrium mounting members 9a, 9b are provided. Springs 9c, 9d
Is arranged. With such a configuration, first, the robot flange 14 is positioned by the industrial robot [movable body], the cylinder 7a of the air cylinder 7 is lowered, and the joint 12 between the workpieces 11a and 11b to be welded is clamped by the upper clamp 2. The cylinder 7a starts to rise in a state in which it is brought into contact with the presser tip 2e, and the support tip 3b presses down on the presser tip 2e with the joining portion 12 biting. With the robot flange 14 fixed, high-quality welding can be performed while the robot flange 14 is fixed by operating the trajectory interpolating device 10 and irradiating the laser beam from the tool 4 with a line. Is performed. By the way, the cylindrical portion 2b, the conical portion 2c below it, and the cylindrical portion 2d do not necessarily have to have a basic shape of a circular shape. However, the same function and effect of the present invention can be obtained. Further, it is also possible to provide a means which enables continuous long welding lines to be welded while linking the moving operation of the movable body . In other words, the means is such that a ball roller or the like is disposed on each of the opposing surfaces of the tip 11e and the support tip 3b for the workpieces 11a and 11b, and the robots 11a and 11b are pressed and gripped by point contact with the robot flange 14b. With this operation, all the units including the tool 4 are slid and positioned at the next welding point, and the next welding is performed by operating the trajectory interpolation device 10 [means for sliding all the units will be described later]. . FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The same reference numerals in the drawings denote the same or corresponding parts. Various shapes can be considered for the opening of the presser tip 2e, if necessary. The area of the opening is the movable range of the tool 4 by the operation of the trajectory interpolating device 10. For example, FIG.
(a) is suitable for elliptical or linear locus welding, and FIG. 2 (b) is suitable for circular or widening locus welding.

【0007】この一実施例によれば、以下に述べる効果
が認められる。すなわち、レーザ溶接で想定されるレー
ザビームの直径は小さいため[1mmφ以下]、溶接箇所
の必要強度を得るためには、レーザビームを移動させね
ばならない。しかも、場所と結合部の形状から、直線移
動、円周移動、多角形移動等各種の移動軌跡が実現でき
る手段として軌跡補間装置を適用すると共に、可動体の
動きを円滑に溶接線の連続施工に採用可能な点接触把持
圧接という手段を採用し、さらに一方ではレーザ光は目
に見えない、エネルギ密度が非常に高いため人体への被
害が大きくなる、特にYAGレーザはその波長から人の
目に対して危険度が高い。こうした安全面から、レーザ
光を使用した装置はその安全装置を付加するため、大掛
かりにしなければならない欠点を持っており、この欠点
を完全に補いながら、なおかつ、安全性が非常に高い装
置が必要となるが、さらに例えば自動車ボディの結合面
は各種の誤差の集積で隙間が存在するから、溶接品質を
確保するために、溶接時にこの隙間を潰し、ボディを形
成する鋼板を密着しておくことが大切であるが、以上の
要件を全て取り込んでいる、つまり上側クランプ2は円
筒形とか必要に応じて楕円筒状とか長円形筒状としてお
り、被接合部材がクランプされた後、内部で発生される
レーザ光を完全にシールドしている。被接合部材をクラ
ンプするシリンダー7a とそれを駆動する空気シリンダ
ー7などの全体をロボットフランジ14からフロートさ
せ、被接合部材をクランプしたときに、ユニット全体の
一が自動的に調整できるフロート機構として、クランプ
の動きを軽快にしている。また、下側クランプ3の支え
先端部3b の内部を中空とし、そこに図示しない軌跡補
間装置10を収納し、下側クランプ3と軌跡補間装置10の
位置は固定されていることで、溶接時の被接合部材の表
面から、ツール4のレーザノズルまでの高さは、機械的
に一定に保たれる。さらにまた、対向する上側クランプ
2と下側クランプ3の中央部は窪みを持っており、万
一、レーザ光により被接合部材が溶けてしまった場合で
も、レーザ光が外部に漏れることはない。しかも、軌跡
補間装置10は、被接合部材をクランプするときの衝撃を
避けるため、防震ゴム等の弾性体5を介して取り付けら
れているから、耐用期間が永くなり、位置決めの調整も
正確になる。レーザ光溶接時に重要な“被接合部材の表
面からツール4のレーザノズルまでの距離であるスタン
ドオフ”が機械的に一定となり、安定した溶接状態がセ
ンサなしに実現できる。そうして、被接合部材の板厚が
異なる部分には、押え先端部2e のチップを交換し、ス
タンドオフの寸法をセットすることで対応できる。か
つ、被接合部材の板厚のバラツキは一般に0.8 〜1.0mm
の板厚で0.1mm 以下であり、通常レーザ光溶接で要求さ
れる時スタンドオフの寸法の1mm±0.5mm の範囲内に容
易に収まっているので、問題はない。
According to this embodiment, the following effects can be obtained. That is, since the diameter of the laser beam assumed in the laser welding is small [1 mmφ or less], the laser beam must be moved in order to obtain the required strength at the welding location. Moreover, the trajectory interpolation device is applied as a means for realizing various trajectories such as linear movement, circumferential movement, polygonal movement, etc., depending on the location and the shape of the joint portion, and the movement of the movable body is smoothly performed to continuously construct the welding line. On the other hand, the laser beam is invisible, and the energy density is very high, so that the human body is greatly damaged. The risk is high. From the viewpoint of safety, a device using laser light has the disadvantage that it must be scaled up to add the safety device, and a device that is extremely safe while compensating for this disadvantage completely is required. However, for example, since there is a gap in the joint surface of the automobile body due to accumulation of various errors, in order to ensure welding quality, this gap should be crushed at the time of welding, and the steel sheet forming the body should be closely adhered. It is important to take into account all the above requirements, that is, the upper clamp 2 has a cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape as required, and is generated inside after the member to be joined is clamped. Laser light is completely shielded. The whole mechanism such as the cylinder 7a for clamping the member to be welded and the air cylinder 7 for driving the member is floated from the robot flange 14, and when the member to be welded is clamped, one of the whole units is automatically adjusted as a float mechanism. The movement of the clamp is lightened. Further, the inside of the support tip 3b of the lower clamp 3 is hollow, and a trajectory interpolation device 10 (not shown) is housed therein, and the positions of the lower clamp 3 and the trajectory interpolation device 10 are fixed, so that the The height from the surface of the member to be joined to the laser nozzle of the tool 4 is mechanically kept constant. Furthermore, the central portions of the upper clamp 2 and the lower clamp 3 which are opposed to each other have a depression, and even if the member to be joined is melted by the laser light, the laser light does not leak to the outside. Moreover, since the trajectory interpolation device 10 is attached via the elastic body 5 such as an anti-vibration rubber to avoid an impact when clamping the member to be joined, the service life becomes long and the positioning adjustment becomes accurate. . The important "stand-off, which is the distance from the surface of the member to be joined to the laser nozzle of the tool 4" is mechanically constant during laser beam welding, and a stable welding state can be realized without a sensor. In this way, the parts having different plate thicknesses of the members to be joined can be dealt with by exchanging the tip of the holding tip 2e and setting the dimensions of the standoff. In addition, the thickness variation of the members to be joined is generally 0.8 to 1.0 mm.
The thickness is 0.1 mm or less, and there is no problem because the thickness easily falls within the range of 1 mm ± 0.5 mm of the stand-off dimension required for laser beam welding.

【0008】本発明の他の実施例の構成図を図3に示
す。図3(a) は側面図、図3(b) は図3(a) のB−B線
に沿う正断面図の半分を表す。この他の実施例は、被接
合材を左側のクランプと右側のクランプで押圧挟持して
から、被接合材の接合部分を完全に両クランプの内部に
抱え込み、両クランプの中央部の上側よりレーザ光を照
射して溶接加工を行う手段であり、本発明第2の発明で
ある。産業用ロボット[可動体]のロボットアーム14a
に付着されたロボットフランジ14に、クランプ固定部16
が螺着される。この他の実施例における軌跡補間装置10
は、中間部に左右に摺動自在なガイド[例えばボールガ
イドなどを適用する]20を具備して、その平行移動を可
能にした掴み手状の一方のクランプ移動部15を設け、そ
のクランプ移動部15に対向して掴み手状の他方のクラン
プ固定部16を備える。このクランプ固定部16の回動結合
部17より上部に弾性体5を介し、さらに支持部5a,連結
部1a を経て軌跡補間装置10が取付けられる。軌跡補間
装置10から発射されるレーザー光を十分に遮断可能な広
さを持つ平板状のカバー21がクランプ固定部16の両側の
側面部に固着されている。クランプ先端部(移動部)15
a とクランプ先端部(固定部)16a はそれぞれ、クラン
プ移動部15とクランプ固定部16にそれぞれ螺着されてい
る。また、クランプ先端部(移動部)15a は、クランプ
先端部回転ピン19を回動して先端部分を些少だけ移動さ
せ、製造誤差の吸収(片寄り防止)して、クランプ時の
密着性を高めることで、ワーク11a,11b との摺り合わせ
ができる、その調整範囲はクランプ先端部回転正弦スト
ッパ18とクランプ先端部(移動部)15a との間隙の幅で
ある。クランプ固定部16およびクランプ移動部15の下部
側のそれぞれの端末では、ワーク11a,11b を挟圧固定で
きるように、両端末の先端部は拝み合わせるようにして
形成している。クランプ先端部(移動部)15a とクラン
プ先端部(固定部)16a のワーク11a,11b の把持接触面
には摺動手段を備える。この他の実施例は、特にワーク
端面間の溶接が可能となる。
FIG. 3 shows a configuration diagram of another embodiment of the present invention. 3A is a side view, and FIG. 3B is a half of a front sectional view taken along line BB of FIG. 3A. In this other embodiment, after the material to be joined is pressed and clamped between the left clamp and the right clamp, the joint portion of the material to be joined is completely held inside both clamps, and the laser is applied from above the central portion of both clamps. This is a means for performing welding by irradiating light, and this is the second invention of the present invention. Robot arm 14a of industrial robot [movable body]
Clamp fixing part 16 is attached to robot flange 14 attached to
Is screwed. Trajectory interpolation device 10 according to another embodiment
Is provided with a guide (for example, a ball guide or the like) 20 slidable to the left and right at an intermediate portion, and provided with one clamp-moving portion 15 in the form of a grasping hand that enables parallel movement thereof, and The other clamp fixing portion 16 in the shape of a grasping hand is provided facing the portion 15. The trajectory interpolation device 10 is attached to the upper portion of the rotation fixing portion 17 of the clamp fixing portion 16 via the elastic body 5, further via the support portion 5a and the connecting portion 1a. A flat cover 21 having a size that can sufficiently block the laser light emitted from the trajectory interpolation device 10 is fixed to the side portions on both sides of the clamp fixing portion 16. Clamp tip (moving part) 15
a and a clamp tip (fixing portion) 16a are screwed to the clamp moving portion 15 and the clamp fixing portion 16, respectively. The clamp tip (moving part) 15a rotates the clamp tip rotation pin 19 to slightly move the tip, absorbs manufacturing errors (prevents deviation), and enhances the adhesion during clamping. This allows the workpieces 11a and 11b to be rubbed together. The adjustment range is the width of the gap between the clamp tip rotating sine stopper 18 and the clamp tip (moving portion) 15a. At the respective terminals on the lower side of the clamp fixing part 16 and the clamp moving part 15, the tips of both terminals are formed so as to be engaged with each other so that the works 11a and 11b can be clamped and fixed. Sliding means are provided on the gripping contact surfaces of the workpieces 11a and 11b of the clamp tip (moving portion) 15a and the clamp tip (fixed portion) 16a. In other embodiments, welding between the end faces of the workpiece can be performed.

【0009】図4は本発明の別の実施例の構成図を表
し、図4(a) は側面図、図4(b) は図4(a) のC−C線
に沿う正断面図の半分を表す。この別の実施例は、図3
の他の実施例の変形例であり、おおよそ図4は図3の作
用と同じであるが、図3の他の実施例に比べて、ワーク
の圧接把持が強く、ワーク同志をより強固に密着させた
状態で溶接ができる効果がある。クランプ固定部16の上
部側の端末近くに、回動自在にした支承部16a を経て駆
動部7の固定側を、支承部16a の軸心について回動自在
に取付け、クランプ移動部15の上部側の端末近くに駆動
部7の移動側であるシリンダー7a を連結しており、シ
リンダー7a とクランプ移動部15は連結部15a におい
て、その軸心を中心にして回動自在に連結されている。
回動結合部17の軸心を中心にしてクランプ移動部15は左
右に回動移動にしている。また、図3と同様にクランプ
固定部16およびクランプ移動部15の下部側のそれぞれの
端末では、ワーク11a,11b を挟圧固定できるように、両
端末の先端部は拝み合わせるようにして形成している。
このようにして構成されているから、図3及び図4の実
施例では、産業用ロボットのロボットアーム14a が所定
位置に位置決めされると、シリンダー7a が左から右へ
移行し、クランプ固定部16とクランプ移動部15間が最大
限に開き、ワーク11a,11b が両者間にもたらされ、シリ
ンダー7a が右から左へ逆に移行して、クランプ固定部
16とクランプ移動部15間にワーク11a,11b を挟圧して歪
みをなくして固定し、以後、搭載している軌跡補間装置
10をワーク11a,11b の被溶接箇所12の形状に沿って軌跡
移動させながら、ツール先端からレーザ光を照射してワ
ーク11a,11b のレーザ溶接線12を溶接する。ところで、
図3及び図4の図示状態は、あたかも直線軌跡溶接にお
ける適用にみえるが、このワーク11a,11b の把持状態で
も曲線軌跡溶接が可能である。
FIG. 4 is a structural view of another embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) is a side view, and FIG. 4 (b) is a front sectional view taken along line CC of FIG. 4 (a). Represents half. This alternative embodiment is illustrated in FIG.
FIG. 4 is a modification of the other embodiment, and FIG. 4 has approximately the same operation as that of FIG. 3, but the work is more firmly pressed against the work compared with the other embodiment of FIG. There is an effect that welding can be performed in a state where the welding is performed. The fixed side of the driving unit 7 is rotatably mounted on the support 16a via a rotatable support 16a near the terminal on the upper side of the clamp fixing unit 16. The cylinder 7a, which is the moving side of the driving unit 7, is connected near the terminal of the cylinder 7a, and the cylinder 7a and the clamp moving unit 15 are rotatably connected about the axis thereof at the connecting portion 15a.
The clamp moving unit 15 is rotated left and right about the axis of the rotation coupling unit 17. In the same manner as in FIG. 3, at the respective terminals on the lower side of the clamp fixing part 16 and the clamp moving part 15, the tips of both terminals are formed so as to be engaged with each other so that the works 11a and 11b can be clamped and fixed. ing.
3 and 4, when the robot arm 14a of the industrial robot is positioned at a predetermined position, the cylinder 7a shifts from left to right, and the clamp fixing portion 16 is moved. The workpiece 11a, 11b is brought between them and the cylinder 7a shifts from right to left in reverse, and the clamp fixing part
The workpieces 11a and 11b are clamped between the clamp moving section 16 and the workpiece to fix the workpieces without distortion.
While moving the locus along the shape of the welded portion 12 of the workpieces 11a and 11b, a laser beam is irradiated from the tip of the tool to weld the laser welding line 12 of the workpieces 11a and 11b. by the way,
Although the states shown in FIGS. 3 and 4 seem to be applied to linear locus welding, curved locus welding is possible even when the workpieces 11a and 11b are gripped.

【0010】そして、本発明は、特異な軌跡を自動化し
て追跡可能にしている。図5(d) は、その一つの手段で
ある。すなわち、産業用ロボット[可動体]のロボット
アーム14a に付着されたロボットフランジ14をワーク11
a,11b の溶接箇所のほぼ中心付近50に位置決めしてか
ら、軌跡補間装置10において小円51に沿って時計回り方
向にレーザ溶接が行われる。それが終わると、また産業
用ロボット[可動体]のロボットアーム14a の水平移動
により、距離lだけ平行移動して位置決めを行い、そし
て、さらに軌跡補間装置10において小円52に沿って時計
回り方向にレーザ溶接が行うことの繰り返しで、小円53
…と進行方向矢印のようにレーザ溶接が施工される。こ
こでは、小円51のように円周軌跡について説明をした
が、長円軌跡についても同様であり、また円状でなく角
状の軌跡についても同様に任意形状のレーザ溶接が施工
可能であることは明らかである。
The present invention makes it possible to automatically trace a unique trajectory . FIG. 5D shows one such means. That is, the robot flange 14 attached to the robot arm 14a of the industrial robot [movable body]
The laser welding is performed in the trajectory interpolating device 10 in the clockwise direction along the small circle 51 after the positioning is performed in the vicinity of the center 50 of the welding portions a and 11b. After that, the robot arm 14a of the industrial robot [movable body] is horizontally moved to perform parallel positioning by the distance l to perform positioning, and furthermore, the trajectory interpolating device 10 is moved clockwise along the small circle 52. Laser welding is repeated on the small circle 53
Laser welding is performed as indicated by the arrow in the traveling direction. Here, the circumferential locus has been described as the small circle 51. However, the same applies to the elliptical locus, and the laser welding of an arbitrary shape can be similarly performed for the circular locus instead of the circular locus. It is clear.

【0011】本発明の溶接軌跡追跡のほかの手段を図6
に示す。図6(a) において、産業用ロボット[可動体]
のロボットアーム14a に付着されたロボットフランジ14
を、ワーク11a,11b の溶接箇所のほぼ中心付近60に位置
決めしてから、小円に沿って軌跡追跡を軌跡補間装置10
で行いつつ、レーザ光を発射しながら溶接がなされ、こ
れが終わると、ロボットアーム14a の移動により、距離
lだけ平行移動して位置決めを行い、先の時計方向の半
円軌跡を反転させて、逆方向に小円に沿って軌跡追跡を
軌跡補間装置10で行いつつ、レーザ光を発射しながら溶
接がなされ、それが終わると、次ぎの溶接のための距離
lだけ平行移動して、位置決めがロボットフランジ14の
位置決め移動で行われ、このような操作が順次に繰り返
され、小円の半円の連続溶接が施工される。図6(b) は
半円運動の詳細図であり、原点60からダミー直線移動を
軌跡補間装置10で行い、次いで溶接アクティブ移動の半
円軌跡運動を、時計方向に軌跡補間装置10で行い、続く
半円運動の61a は移動しないで、距離lだけロボッアー
ム14a で後述のツール移動手段[図7]を採用した圧接
・挟持部材を介して、平行移動がなされ位置決めが行わ
れることの解析図である。図6(a) の溶接方法は、溶接
ウィビングにより溶接ビードを太くし、溶接ピッチを小
さくし、溶接強度を強くすることができる。図6(a),
(b) は半円軌跡運動で説明しているが、図5(b) に示す
半長円軌跡運動においても有効であり、また半円状でな
く半角状の軌跡運動においても有効である。
FIG. 6 shows another means for tracking the welding locus of the present invention .
Shown in In FIG. 6 (a), an industrial robot [movable body]
Robot flange 14 attached to robot arm 14a
Is positioned approximately 60 near the center of the welding location of the workpieces 11a and 11b, and then the trajectory is traced along a small circle by the
The welding is performed while emitting laser light while performing the above. When the welding is completed, the robot arm 14a is moved to perform parallel positioning by a distance l to perform positioning, and the clockwise semicircular locus is reversed, and While the trajectory is being traced along the small circle in the direction by the trajectory interpolation device 10, welding is performed while emitting laser light, and when that is completed, the robot is moved in parallel by a distance l for the next welding, and positioning is performed by the robot. This operation is performed by the positioning movement of the flange 14, and such operations are sequentially repeated, so that continuous welding of small circles and semicircles is performed. FIG. 6 (b) is a detailed view of the semicircular movement, in which the trajectory interpolator 10 performs dummy linear movement from the origin 60, and then performs the semicircular trajectory movement of the welding active movement in the clockwise direction by the trajectory interpolator 10. The following semicircular movement 61a does not move, but is analyzed by parallel movement and positioning by the robot arm 14a by a distance 1 via a pressure contacting / holding member employing a tool moving means [FIG. 7] described later. is there. In the welding method shown in FIG. 6A, the welding bead can be thickened by welding wiving, the welding pitch can be reduced, and the welding strength can be increased. Fig. 6 (a),
(b) is described for the semi-circular locus motion, but is also effective for the semi-elliptical locus motion shown in FIG. 5 (b), and is also effective for a semi-circular but not semi-circular locus motion.

【0012】図7は、先に略記したツール移動手段の説
明のための一部平面図である。例えば、図1の上側クラ
ンプ2の押え先端部2e の接触面に図示のようにボール
ローラ2f を窪みを開設して植え込み固着させ、上側ク
ランプ2側のボールローラ2f の突球面は自在に回動可
能にしておき、ワーク11a,11b の接触面にはボールロー
ラ2f の突球面が接触するようにする。この手段を、下
側クランプ3の支え先端部3b にも同様にして配設す
る。このようにしてあるから、ワーク11a,11b の接触面
をボールローラ2f の突球面で上下で圧接・把持しなが
ら、ボールローラ2f の点接触圧で容易に、距離lだけ
平行移動して位置決めがロボットアーム14a の移動で行
われることは、先に説明のとおりである。そしてこの手
段は、図3,図4の実施例[本発明の第2及び第3の発
明]においても同様に可能であることは、明白である。
なお、図3,図4の実施例では問題がないが、図1の形
状のように溶接ビード上のボールローラ2f を配設する
手段においては、滑らかな移動をするように、ワーク11
a,11b の溶接面上のビード面部を通る部分のボールロー
ラ2f のボール、例えば図7の溶接線12上の2個のボー
ルを抜き取って省略しておくようにしてもよい。
FIG. 7 is a partial plan view for describing the tool moving means abbreviated earlier. For example, as shown in the drawing, a ball roller 2f is formed in the contact surface of the pressing tip 2e of the upper clamp 2 in FIG. As far as possible, the projecting spherical surface of the ball roller 2f is in contact with the contact surfaces of the workpieces 11a and 11b. This means is similarly arranged on the supporting tip 3b of the lower clamp 3. Since the contact surfaces of the workpieces 11a and 11b are vertically pressed and gripped by the protruding spherical surfaces of the ball rollers 2f, the positioning is easily performed by the point contact pressure of the ball rollers 2f, and the parallel movement by the distance l is performed. The operation performed by the movement of the robot arm 14a is as described above. It is clear that this means is also possible in the embodiments of FIGS. 3 and 4 [the second and third inventions of the present invention].
Although there is no problem in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the means for arranging the ball roller 2f on the welding bead as shown in FIG.
The ball of the ball roller 2f passing through the bead surface on the welding surface of a, 11b, for example, two balls on the welding line 12 in FIG. 7, may be extracted and omitted.

【0013】ところで、これらの実施例に採用する軌跡
補間装置10は、先に開示した文献[特開昭63-235073 号
公報]に詳細説明がなされているので、概括的に説明す
る。図8は、軌跡補間装置の一実施例の側断面図、図9
(a),(b) その正面図,背面図である。ケース1030の後端
部にT1 軸1036を回転させるT1 軸モータ1031とT2 軸
モータ1032とが並んで取り付けられており、T1 軸モー
タ1031はギヤ1033によってT1 軸1036を回転させ、T1
軸1036とT2 軸1034はいずれも筒状で、複数の軸受1037
を介し、T2 軸1034がT1 軸1036内に挿入されている。
したがって、T1 軸1036とT2 軸1034は同心円構造であ
る。また、T2 軸1034駆動伝達系の中間部分には、等速
カップリング[オルダムカップリング]1039が設けら
れ、レーザ駆動ユニット1の図示は省略している。この
ような構造において、ツール4を支持する動作軸T2 軸
を回転させる回転軸T1 軸の回転中心1013から一定距離
(r) 離れた動作軸T2 軸の回転中心1014と、ツール4
との距離がツール4が行う円運動の半径R (θ) と等し
くなるように動作することから、ツール4の周速度と半
径,長辺の情報を与えられて、スタート点を設定する
と、この軌跡補間装置10はロボットの動きとは独立して
ツール4を直接に制御し、ツール4に円や長円などの円
状の動作、また正方形、長方形あるいは多角形などの角
状の動作などをさせるのである。この一実施例は、軌跡
補間装置10の全体が非常にコンパクトに形成できるメリ
ットがある。すなわち、図5(a) 及び図5(b) に示すよ
うに、原点Cに回転軸T1 軸の回転中心1013を位置決め
し、辺Aの中心のスタート点Sにツール4をセットし、
回転軸T1 軸と動作軸T2 軸の歯車比の関数を比例定数
と溶接する速度から両軸の駆動モータの速度が決めら
れ、図5(c) に表すX,Y座標におけるツール4の任意
の座標値(X1,Y1)は、 X1 =rcos θ1 +rcos θ2 Y1 =rsin θ1 +rsin θ2 であり、スタート点Sは教示されるため、その時々の動
作軸T2 軸の移動角度θ02日ら、辺Bの計算は B=R(θ) =r・ (1/2)1/2 ・( 1−cos θ02) 1/2 となるので、これらから図5(a) 及び図5(b) の周辺の
位置演算が可能となり、ツール4の溶接点は常に制御で
きる。
The trajectory interpolation device 10 employed in these embodiments is described in detail in the previously disclosed document [Japanese Patent Laid-Open No. 63-235073], and will be described in general. FIG. 8 is a side sectional view of one embodiment of the trajectory interpolation device, and FIG.
(a), (b) It is the front view and rear view. A T1 axis motor 1031 and a T2 axis motor 1032 for rotating the T1 axis 1036 are mounted side by side at the rear end of the case 1030. The T1 axis motor 1031 rotates the T1 axis 1036 by the gear 1033,
Both shaft 1036 and T2 shaft 1034 are cylindrical,
The T2 shaft 1034 is inserted into the T1 shaft 1036 via the.
Therefore, the T1 axis 1036 and the T2 axis 1034 have a concentric structure. Further, a constant velocity coupling [Oldham coupling] 1039 is provided at an intermediate portion of the T2 shaft 1034 drive transmission system, and the illustration of the laser drive unit 1 is omitted. In such a structure, a certain distance from the rotation center 1013 of the rotation axis T1 for rotating the operation axis T2 for supporting the tool 4
(r) The rotation center 1014 of the distant operation axis T2 axis and the tool 4
Is operated so that the distance from the tool 4 becomes equal to the radius R (θ) of the circular motion performed by the tool 4, and given the information of the peripheral speed, radius, and long side of the tool 4, the start point is set. The trajectory interpolation device 10 directly controls the tool 4 independently of the movement of the robot, and controls the tool 4 to perform a circular motion such as a circle or an ellipse or a square motion such as a square, a rectangle, or a polygon. Let it do. This embodiment has an advantage that the entire trajectory interpolation device 10 can be formed very compact. That is, as shown in FIGS. 5A and 5B, the rotation center 1013 of the rotation axis T1 is positioned at the origin C, and the tool 4 is set at the start point S at the center of the side A.
The speed of the drive motors of both axes is determined from the proportional constant and the welding speed, and the function of the gear ratio between the rotation axis T1 axis and the operating axis T2 axis is determined by the tool 4 at the X and Y coordinates shown in FIG. The coordinate values (X1, Y1) are as follows: X1 = rcos θ1 + rcos θ2 Y1 = rsin θ1 + rsinθ2 Since the start point S is taught, the moving angle θ02 of the movement axis T2 axis at each time is the date of the side B The calculation is as follows: B = R (θ) = r · (1/2) 1/2 · (1−cos θ02) 1/2 From these, the positions around FIG. 5 (a) and FIG. Calculation becomes possible, and the welding point of the tool 4 can always be controlled.

【0014】図10には、軌跡補間装置の他の実施例の
側断面図が表されている。小穴の開設について述べる
と、T1 軸1036の先端部分にギヤ1042が噛合しており、
このギヤ1042にアーム1043がボルトによって固着し、ア
ーム1043には軸受1044を介してツール4が支持されるの
で、T2 軸モータ1032が駆動すると、ギヤ1042を介して
アーム1043が回転し、これによりツール4はT2 軸回転
中心1014を中心に角度θ回転するから、角度θの回転に
よってツール4はT1 軸回転中心1013からの小穴の半径
R(θ)移動し、小穴の開設が行われ、他の軌跡図形の
場合も同様である。これは図9の等速カップリング[オ
ルダムカップリング]1039は必要でなく、先の一定距離
rと円運動の半径R(θ)が大きくとれるというメリッ
トがある。
FIG. 10 is a side sectional view of another embodiment of the trajectory interpolation device. Regarding the opening of a small hole, the gear 1042 meshes with the tip of the T1 shaft 1036,
An arm 1043 is fixed to the gear 1042 by a bolt, and the tool 4 is supported on the arm 1043 via a bearing 1044. When the T2 axis motor 1032 is driven, the arm 1043 rotates via the gear 1042, thereby Since the tool 4 rotates by an angle θ about the T2 axis rotation center 1014, the rotation of the angle θ causes the tool 4 to move by the radius R (θ) of the small hole from the T1 axis rotation center 1013, thereby opening the small hole. The same applies to the case of the locus figure. This is advantageous in that the constant velocity coupling [Oldham coupling] 1039 shown in FIG. 9 is not necessary, and the constant distance r and the radius R (θ) of the circular motion can be increased.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、レ
ーザ光照射部分が完全に遮蔽された内部で施工され、被
接合部材を圧接・挟持してレーザ光を発射するツールの
位置決めが極めて正確にかつ容易に行われ、被接合部材
を圧接・挟持したままで種々の図形溶接が可能となり、
さらには、被接合部材のクランプ部分に溶接ビード上を
点接触で圧接・挟持する手段を配設することで、一旦被
接合部材の溶接始点で位置決めクランプした後は、可動
体によるツールの移動が被接合部材を圧接・挟持しなが
ら連続して自動移動制御ができるから、あらゆる形状の
ワークのスポット溶接・小さな図形溶接・いかなる形状
での連続溶接などの理想的レーザ溶接ユニットが得られ
るという、顕著な特段な効果を奏することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to position a tool which is installed inside a laser beam irradiated part completely shielded and presses and clamps a member to be joined and emits a laser beam. It is extremely accurate and easy, and various figure welding is possible while pressing and holding the members to be joined.
Furthermore, by arranging means for pressing and holding the welding bead by point contact on the clamp portion of the member to be welded, once the positioning clamp is performed at the welding start point of the member to be welded, movement of the tool by the movable body is prevented. Since automatic movement control can be performed continuously while pressing and holding the workpieces, it is possible to obtain an ideal laser welding unit for spot welding of workpieces of all shapes, small figure welding, continuous welding in any shape, etc. A special effect can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例における一部を切欠いた構成
を示す側面図。
FIG. 1 is a side view showing a partially cut-out configuration in an embodiment of the present invention.

【図2】図1でのA−A断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】本発明の他の実施例における構成を表す側面図
と一部断面図。
FIG. 3 is a side view and a partial cross-sectional view illustrating a configuration according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の別の実施例における構成を表す側面図
と一部断面図。
FIG. 4 is a side view and a partial cross-sectional view illustrating a configuration according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例に施工される一つの溶接線の手
順説明図。
FIG. 5 is an explanatory view of a procedure of one welding line applied to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例に施工される他の溶接線の手順
説明図。
FIG. 6 is an explanatory view of a procedure of another welding line applied to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例に採用される被溶接体の圧接把
持しながらツール移動手段の説明のための一部平面図。
FIG. 7 is a partial plan view for explaining a tool moving means while pressing and gripping a workpiece to be welded employed in an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例に適用される軌跡補間装置の側
断面図。
FIG. 8 is a side sectional view of a trajectory interpolation device applied to the embodiment of the present invention.

【図9】その軌跡補間装置の正面図と背面図。FIG. 9 is a front view and a rear view of the trajectory interpolation device.

【図10】本発明の実施例に適用される別の軌跡補間装
置の側断面図。
FIG. 10 is a side sectional view of another trajectory interpolation device applied to the embodiment of the present invention.

【図11】従来例の構成を表す側断面図。FIG. 11 is a side sectional view showing a configuration of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ駆動ユニット 1a 連結部 2 上側クランプ 2a 上蓋 2b 円筒部 2c 円錐部 2d 筒状部 2e 押え先端部 2f ボールローラ 3 下側クランプ 3a 支持腕部 4 ツール 5 弾性体 5a 支持部 6 光ファイバー 7 空気シリンダー 7a シリンダー 8a 継ぎ手 8b 継ぎ手 9a 平衡取付部材 9b 平衡取付部材 9c バネ 9d バネ 10 軌跡補間装置 11a ワーク 11b ワーク 12 レーザ溶接部 13a 継ぎ手 13b 継ぎ手 13c スリーブ軸受 14 ロボットフランジ 14a ロボットアーム 15 クランプ移動部 15a クランプ先端部(移動部) 16 クランプ固定部 16a クランプ先端部(固定部) 17 回動結合部 18 クランプ先端部回転制限ストッパ 19 クランプ先端部回転ピン 20 ガイド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser drive unit 1a Connecting part 2 Upper clamp 2a Upper lid 2b Cylindrical part 2c Conical part 2d Cylindrical part 2e Holding tip part 2f Ball roller 3 Lower clamp 3a Support arm part 4 Tool 5 Elastic body 5a Support part 6 Optical fiber 7 Air cylinder 7a Cylinder 8a Joint 8b Joint 9a Equilibrium mounting member 9b Equilibrium mounting member 9c Spring 9d Spring 10 Trajectory interpolator 11a Work 11b Work 12 Laser weld 13a Joint 13b Joint 13c Sleeve bearing 14 Robot flange 14a Robot arm 15 Clamp moving part 15a Clamp tip Part (moving part) 16 Clamp fixing part 16a Clamp tip part (fixing part) 17 Rotation joint part 18 Clamp tip rotation limit stopper 19 Clamp tip rotation pin 20 Guide

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−234787(JP,A) 特開 昭63−235073(JP,A) 実開 平4−39584(JP,U) 実開 平1−60792(JP,U) 実開 昭63−62291(JP,U) 実開 昭60−38686(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 B23K 26/08 B25J 9/10 Continuation of the front page (56) References JP-A-60-234787 (JP, A) JP-A-62-235073 (JP, A) JP-A-4-39584 (JP, U) JP-A-1-60792 (JP , U) Fully open sho 63-62291 (JP, U) Fully open sho 60-38686 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 26/00 B23K 26/08 B25J 9/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】可動体に駆動されて任意の位置へ移動する
ことが可能であって、ツールを支持する動作軸を回転さ
せる回転軸の回転中心から一定距離 (r) 離れた動作軸
回転中心とツールとの距離がツールの行う円運動の半径
R (θ) と等しくなるように動作する軌跡補間装置を備
えており、 この軌跡補間装置は、ローラ部材が設けられたワーク接
触面によりワークを挟圧固定する一対のクランプ部材を
有すると共に、周囲から遮蔽された被溶接個所へ向けて
ツール先端からレーザ光を照射して、このクランプ部材
で把持されたワークの溶接を行うものであり、しかも、
前記可動体の駆動により所定位置へ位置決めされた後に
円状または角状の軌跡溶接を遮蔽状態で行い、更に前記
可動体の駆動により必要距離移動してからこの円状また
は角状の軌跡溶接の繰り返しを行うことが可能なもので
ある、 ことを特徴とするレーザ溶接ユニット。
An operating shaft rotation center which can be moved to an arbitrary position by being driven by a movable body, and which is separated by a predetermined distance (r) from a rotation center of a rotating shaft for rotating an operating shaft supporting a tool. A trajectory interpolator that operates so that the distance between the tool and the tool is equal to the radius R (θ) of the circular motion performed by the tool. It has a pair of clamp members for clamping and fixing, and irradiates a laser beam from the tip of the tool toward a welded portion shielded from the surroundings, thereby welding the work held by the clamp member, and ,
After being positioned at a predetermined position by driving the movable body, circular or angular locus welding is performed in a shielded state, and after moving the required distance by driving the movable body, the circular or angular locus welding is performed. A laser welding unit capable of performing repetition.
【請求項2】可動体に駆動されて任意の位置へ移動する
ことが可能であって、ツールを支持する動作軸を回転さ
せる回転軸の回転中心から一定距離 (r) 離れた動作軸
回転中心とツールとの距離がツールの行う円運動の半径
R (θ) と等しくなるように動作する軌跡補間装置を備
えており、 この軌跡補間装置は、ローラ部材が設けられたワーク接
触面によりワークを挟圧固定する一対のクランプ部材を
有すると共に、周囲から遮蔽された被溶接個所へ向けて
ツール先端からレーザ光を照射して、このクランプ部材
で把持されたワークの溶接を行うものであり、しかも、
前記可動体の駆動により所定位置へ位置決めされた後に
半円状または半角状の軌跡溶接を遮蔽状態で行い、更に
前記可動体の駆動により必要距離移動してからこの半円
状または半角状の軌跡を反転させた軌跡を追跡し、その
半円状または半角状の軌跡溶接の繰り返しを行うことが
可能なものである、 ことを特徴とするレーザ溶接ユニット。
2. An operating shaft rotation center which is driven by a movable body and can be moved to an arbitrary position, and which is separated by a predetermined distance (r) from a rotation center of a rotation shaft for rotating an operation shaft supporting a tool. A trajectory interpolator that operates so that the distance between the tool and the tool is equal to the radius R (θ) of the circular motion performed by the tool. It has a pair of clamp members for clamping and fixing, and irradiates a laser beam from the tip of the tool toward a welded portion shielded from the surroundings, thereby welding the work held by the clamp member, and ,
After being positioned at a predetermined position by driving the movable body, semi-circular or half-angle trajectory welding is performed in a shielded state, and after moving the required distance by driving the movable body, the semi-circular or half-angle trajectory is welded. A laser welding unit capable of tracking a trajectory obtained by inverting the trajectory and repeating welding of the semicircular or half angle trajectory.
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