JP3312896B2 - レーザ溶接ロボット用加工ヘッド - Google Patents
レーザ溶接ロボット用加工ヘッドInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば多関節形
ロボットに取付けられ、重ね合わされた２枚の鋼板など
のワークを溶接するレーザ溶接ロボット用加工ヘッドに
関する。
ロボットに取付けられ、重ね合わされた２枚の鋼板など
のワークを溶接するレーザ溶接ロボット用加工ヘッドに
関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ溶接ロボットでは、重ね合わされ
たワークを押圧しながら溶接位置にレーザを照射して溶
接作業を行う。ワークを押圧するために、たとえば特開
平０３−５７５８０号公報「レーザ溶接装置」には、コ
イルばねによってローラをワークに押し付けて、ワーク
を押圧しながら溶接する方法が開示されている。
たワークを押圧しながら溶接位置にレーザを照射して溶
接作業を行う。ワークを押圧するために、たとえば特開
平０３−５７５８０号公報「レーザ溶接装置」には、コ
イルばねによってローラをワークに押し付けて、ワーク
を押圧しながら溶接する方法が開示されている。
【０００３】また、他の従来技術として、実開平０４−
８０６８２号公報「レーザ溶接用ロボット」、および特
開平１０−１１３７８３号公報「めっき鋼板のレーザ溶
接方法」には、鋼球をシリンダで押しつける方法が開示
されている。
８０６８２号公報「レーザ溶接用ロボット」、および特
開平１０−１１３７８３号公報「めっき鋼板のレーザ溶
接方法」には、鋼球をシリンダで押しつける方法が開示
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平０３−５７
５８０号公報の方法では、ワーク表面にならって溶接を
行うとき、ワークの形状やワークの弾性変形などによっ
てローラが上下する。このとき、ローラはコイルばねに
よるばね荷重によってワークを押圧しているが、コイル
ばねは、伸び量に比例してばね荷重が大きくなる。した
がって、この方法ではローラの上下動によって押圧力が
変動してしまい、これによって溶接品質が低下してしま
うといった問題をゆうする。
５８０号公報の方法では、ワーク表面にならって溶接を
行うとき、ワークの形状やワークの弾性変形などによっ
てローラが上下する。このとき、ローラはコイルばねに
よるばね荷重によってワークを押圧しているが、コイル
ばねは、伸び量に比例してばね荷重が大きくなる。した
がって、この方法ではローラの上下動によって押圧力が
変動してしまい、これによって溶接品質が低下してしま
うといった問題をゆうする。
【０００５】また、シリンダで鋼球を押しつける方法で
は、シリンダ自身が大きく、加工ヘッドの構成が大きく
なるといった問題を有する。また、配管が煩わしく、バ
ルブ制御も必要になるといった問題も有する。
は、シリンダ自身が大きく、加工ヘッドの構成が大きく
なるといった問題を有する。また、配管が煩わしく、バ
ルブ制御も必要になるといった問題も有する。
【０００６】本発明の目的は、簡単な構成で、ワークに
一定の押圧力を作用させることができるレーザ溶接ロボ
ット用加工ヘッドを提供する。
一定の押圧力を作用させることができるレーザ溶接ロボ
ット用加工ヘッドを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）多関節
型ロボットの手首２に固定される基部３と、 （ｂ）移動体４と、 （ｃ）移動体４を、基部３に対して上下方向に移動自在
に支持するリニアガイド１１，１２と、 （ｄ）レーザ投光器５であって、移動体４に固定され、
下方に向けてレーザ光線を放射し、レーザ光線は、溶接
位置に焦点が存在するように絞られるレーザ投光器５
と、 （ｅ）ローラ２０であって、ローラ２０の下端がワーク
１４の溶接位置近傍に当接して押圧し、レーザ光線に臨
む面が、絞られたレーザ光線に沿うように傾斜される円
盤状ローラ２０と、 （ｆ）ローラ支持部材２１であって、移動体４の下部に
固定され、ローラ２０を回転自在に軸支し、ローラ２０
の上下方向の位置を調整する第１ボルト３０と、ローラ
２０を、溶接線に沿う方向に調節する第２ボルト３２
と、ローラ２０の高さ位置を、ローラ２０がレーザ光線
に触れないように制限するストッパ３１とを有するロー
ラ支持部材２１と、 （ｇ）定荷重ばね手段７であって、基部３に固定される
ホルダ３５と、ホルダ３５に、基部３の下方で、ホルダ
３５に回転自在に保持されるドラム３６と、ドラム３６
に密着巻きされ、先端が移動体の下端に固定され、基端
がドラム３６に固定されておらず、移動体４に、下方
に、伸び量にかかわらず、一定のばね荷重を作用する定
荷重渦巻きばね２２とを有する定荷重ばね手段７とを含
むことを特徴とするレーザ溶接ロボット用加工ヘッドで
ある。本発明に従えば、定荷重ばね手段７の定荷重渦巻
きばね２２を用いることによって、溶接時、ローラ２０
によって、そのローラ２０の上下移動にかかわらずワー
ク１４の押圧力を常に一定に保つことが容易に可能にな
る。しかも本発明に従えば、ローラ２０は、レーザ光線
に臨む面が、絞られたレーザ光線に沿うように傾斜され
るので、ワーク１４を押圧するローラ２０の下端が、溶
接位置に極めて近接した位置を押圧することができ、溶
接の品質を向上することができる。しかもローラを回転
自在に軸支するローラ支持部材２１は、ストッパ３１を
有し、ローラ２０の高さ位置が、第１ボルト３０によっ
て調整されても、ローラ２０がレーザ光線に触れないよ
うに制限し、これによってローラ２０がレーザ光線に触
れることはなく、安定した溶接動作を続行することがで
きる。ローラ２０がレーザ光線に触れないので、ローラ
２０が損傷することはない。ローラを軸支するローラ支
持部材２１には、第１ボルト３０が設けられ、これによ
ってローラ２０の上下方向の位置を調整するので、レー
ザ光線の焦点位置を、溶接位置から上下方向にずれるこ
となく、確実に最適な溶接作業を行うことができる。ま
た本発明に従えば、第２ボルト３２によってローラ２０
を溶接線に沿う方向に調整することができ、これによっ
てレーザ光線の焦点位置である溶接位置を、ローラ２０
の下端で押圧することが確実になる。このことによって
もまた、溶接品質を向上することができる。本発明に従
えば、定荷重ばね手段７のホルダ３５は基部３に固定さ
れ、このホルダ３５に、定荷重渦巻きばね２２が密着巻
きされたドラム３６が回転自在に保持され、このドラム
３６は基部３の下方に配置されるので、定荷重ばね手段
７が溶接作業の際、支障となることはなく、作業性が良
好であり、本件加工ヘッドの占める空間が大きくなるこ
とはない。
型ロボットの手首２に固定される基部３と、 （ｂ）移動体４と、 （ｃ）移動体４を、基部３に対して上下方向に移動自在
に支持するリニアガイド１１，１２と、 （ｄ）レーザ投光器５であって、移動体４に固定され、
下方に向けてレーザ光線を放射し、レーザ光線は、溶接
位置に焦点が存在するように絞られるレーザ投光器５
と、 （ｅ）ローラ２０であって、ローラ２０の下端がワーク
１４の溶接位置近傍に当接して押圧し、レーザ光線に臨
む面が、絞られたレーザ光線に沿うように傾斜される円
盤状ローラ２０と、 （ｆ）ローラ支持部材２１であって、移動体４の下部に
固定され、ローラ２０を回転自在に軸支し、ローラ２０
の上下方向の位置を調整する第１ボルト３０と、ローラ
２０を、溶接線に沿う方向に調節する第２ボルト３２
と、ローラ２０の高さ位置を、ローラ２０がレーザ光線
に触れないように制限するストッパ３１とを有するロー
ラ支持部材２１と、 （ｇ）定荷重ばね手段７であって、基部３に固定される
ホルダ３５と、ホルダ３５に、基部３の下方で、ホルダ
３５に回転自在に保持されるドラム３６と、ドラム３６
に密着巻きされ、先端が移動体の下端に固定され、基端
がドラム３６に固定されておらず、移動体４に、下方
に、伸び量にかかわらず、一定のばね荷重を作用する定
荷重渦巻きばね２２とを有する定荷重ばね手段７とを含
むことを特徴とするレーザ溶接ロボット用加工ヘッドで
ある。本発明に従えば、定荷重ばね手段７の定荷重渦巻
きばね２２を用いることによって、溶接時、ローラ２０
によって、そのローラ２０の上下移動にかかわらずワー
ク１４の押圧力を常に一定に保つことが容易に可能にな
る。しかも本発明に従えば、ローラ２０は、レーザ光線
に臨む面が、絞られたレーザ光線に沿うように傾斜され
るので、ワーク１４を押圧するローラ２０の下端が、溶
接位置に極めて近接した位置を押圧することができ、溶
接の品質を向上することができる。しかもローラを回転
自在に軸支するローラ支持部材２１は、ストッパ３１を
有し、ローラ２０の高さ位置が、第１ボルト３０によっ
て調整されても、ローラ２０がレーザ光線に触れないよ
うに制限し、これによってローラ２０がレーザ光線に触
れることはなく、安定した溶接動作を続行することがで
きる。ローラ２０がレーザ光線に触れないので、ローラ
２０が損傷することはない。ローラを軸支するローラ支
持部材２１には、第１ボルト３０が設けられ、これによ
ってローラ２０の上下方向の位置を調整するので、レー
ザ光線の焦点位置を、溶接位置から上下方向にずれるこ
となく、確実に最適な溶接作業を行うことができる。ま
た本発明に従えば、第２ボルト３２によってローラ２０
を溶接線に沿う方向に調整することができ、これによっ
てレーザ光線の焦点位置である溶接位置を、ローラ２０
の下端で押圧することが確実になる。このことによって
もまた、溶接品質を向上することができる。本発明に従
えば、定荷重ばね手段７のホルダ３５は基部３に固定さ
れ、このホルダ３５に、定荷重渦巻きばね２２が密着巻
きされたドラム３６が回転自在に保持され、このドラム
３６は基部３の下方に配置されるので、定荷重ばね手段
７が溶接作業の際、支障となることはなく、作業性が良
好であり、本件加工ヘッドの占める空間が大きくなるこ
とはない。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】また本発明は、定荷重渦巻きばね２２は、
初期に予め定める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にか
かわらず、荷重は一定である特性を有し、ワーク１４に
ローラ２０の下端が当接して移動体４がワーク１３，１
４上に支持されるとき、溶接作業時に想定される上下移
動量の２分の１に、前記所定量Ｄを加えた長さ以上、定
荷重渦巻きばね２２が引き出されるように、基部３の上
下方向の位置が決定されることを特徴とする。本発明に
従えば、後述の図４のラインＢに示されるように、初期
に予め定める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にかかわ
らず荷重は一定である特性を有し、ローラ２０の下端が
ワーク１４に当接して溶接作業を行うとき、定荷重渦巻
きばね２２が、溶接作業時の上下移動量の２分の１に、
前記所定量Ｄを加えた長さ以上、引き出されるように、
基部３の上下方向の位置が決定される。したがって溶接
作業時、ローラ２０の下端が、ワーク１４に沿って上下
に移動しても、その押圧力を、常に一定に保つことが確
実となる。
初期に予め定める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にか
かわらず、荷重は一定である特性を有し、ワーク１４に
ローラ２０の下端が当接して移動体４がワーク１３，１
４上に支持されるとき、溶接作業時に想定される上下移
動量の２分の１に、前記所定量Ｄを加えた長さ以上、定
荷重渦巻きばね２２が引き出されるように、基部３の上
下方向の位置が決定されることを特徴とする。本発明に
従えば、後述の図４のラインＢに示されるように、初期
に予め定める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にかかわ
らず荷重は一定である特性を有し、ローラ２０の下端が
ワーク１４に当接して溶接作業を行うとき、定荷重渦巻
きばね２２が、溶接作業時の上下移動量の２分の１に、
前記所定量Ｄを加えた長さ以上、引き出されるように、
基部３の上下方向の位置が決定される。したがって溶接
作業時、ローラ２０の下端が、ワーク１４に沿って上下
に移動しても、その押圧力を、常に一定に保つことが確
実となる。
【００１２】また本発明は、ロボットの手首に装備さ
れ、重ね合わされたワークの溶接位置にレーザを照射し
てレーザ溶接を行うレーザ溶接ロボット用加工ヘッドに
おいて、ロボットの手首に取付けられる基部３と、基部
に対して、上下方向に移動自在に設けられる移動体４
と、移動体に固定され、下方のワークにレーザ光を照射
するレーザ投光器５と、移動体に固定され、ワークの溶
接位置近傍に上方から当接してワークを押圧する押圧手
段６と、移動体と基部との間に介在され、基部に対する
移動体の上下位置にかかわらず、基部から移動体に対し
て下方に一定のばね荷重を作用させる定荷重渦巻きばね
２２とを含み、定荷重渦巻きばね２２は、初期に予め定
める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にかかわらず、荷
重は一定である特性を有し、ワーク１４にローラ２０の
下端が当接して移動体４がワーク１３，１４上に支持さ
れるとき、溶接作業時に想定される上下移動量の２分の
１に、前記所定量Ｄを加えた長さ以上、定荷重渦巻きば
ね２２が引き出されるように、基部３の上下方向の位置
が決定されることを特徴とするレーザ溶接ロボット用加
工ヘッドである。本発明に従えば、ロボットの手首に固
定される基部に、移動体が上下に変位自在に取付けら
れ、この移動体にレーザ投光器および押圧手段が固定さ
れて加工ヘッドが構成される。溶接作業は、ロボット
で、ワークの溶接線に沿って加工ヘッドを移動させて行
う。このとき、たとえばローラを有する押圧手段が、溶
接線に沿って移動してワークの溶接位置近傍を押圧しつ
つ、レーザ投光器からレーザ光を溶接位置に照射して、
溶接を行う。移動体と基部との間には、基部に対する移
動体の上下位置にかかわらず、一定のばね荷重を作用さ
せる定荷重渦巻きばね２２が介在される。したがって、
押圧手段でワークを上方から押圧してワーク表面になら
って溶接作業を行う際、移動体が上下動したとしても、
定荷重渦巻きばね２２によるばね荷重は一定に保たれ
る。これによって、溶接時のワークの押圧力を常に一定
に保つことができる。渦巻きばねによって、安定して一
定のばね荷重をワークに作用させることができる。ま
た、レーザ投光器と押圧手段とは移動体に固定され、基
部に対して一体に上下するので、移動体の上下動によっ
てレーザ投光器の焦点がずれるといったことも防がれ
る。
れ、重ね合わされたワークの溶接位置にレーザを照射し
てレーザ溶接を行うレーザ溶接ロボット用加工ヘッドに
おいて、ロボットの手首に取付けられる基部３と、基部
に対して、上下方向に移動自在に設けられる移動体４
と、移動体に固定され、下方のワークにレーザ光を照射
するレーザ投光器５と、移動体に固定され、ワークの溶
接位置近傍に上方から当接してワークを押圧する押圧手
段６と、移動体と基部との間に介在され、基部に対する
移動体の上下位置にかかわらず、基部から移動体に対し
て下方に一定のばね荷重を作用させる定荷重渦巻きばね
２２とを含み、定荷重渦巻きばね２２は、初期に予め定
める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にかかわらず、荷
重は一定である特性を有し、ワーク１４にローラ２０の
下端が当接して移動体４がワーク１３，１４上に支持さ
れるとき、溶接作業時に想定される上下移動量の２分の
１に、前記所定量Ｄを加えた長さ以上、定荷重渦巻きば
ね２２が引き出されるように、基部３の上下方向の位置
が決定されることを特徴とするレーザ溶接ロボット用加
工ヘッドである。本発明に従えば、ロボットの手首に固
定される基部に、移動体が上下に変位自在に取付けら
れ、この移動体にレーザ投光器および押圧手段が固定さ
れて加工ヘッドが構成される。溶接作業は、ロボット
で、ワークの溶接線に沿って加工ヘッドを移動させて行
う。このとき、たとえばローラを有する押圧手段が、溶
接線に沿って移動してワークの溶接位置近傍を押圧しつ
つ、レーザ投光器からレーザ光を溶接位置に照射して、
溶接を行う。移動体と基部との間には、基部に対する移
動体の上下位置にかかわらず、一定のばね荷重を作用さ
せる定荷重渦巻きばね２２が介在される。したがって、
押圧手段でワークを上方から押圧してワーク表面になら
って溶接作業を行う際、移動体が上下動したとしても、
定荷重渦巻きばね２２によるばね荷重は一定に保たれ
る。これによって、溶接時のワークの押圧力を常に一定
に保つことができる。渦巻きばねによって、安定して一
定のばね荷重をワークに作用させることができる。ま
た、レーザ投光器と押圧手段とは移動体に固定され、基
部に対して一体に上下するので、移動体の上下動によっ
てレーザ投光器の焦点がずれるといったことも防がれ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
レーザ溶接ロボット用加工ヘッド１の使用状態を示す斜
視図である。レーザ溶接ロボットは、たとえば６軸垂直
多関節型ロボットの手首２に、加工ヘッド１が取付けて
構成され、たとえば鋼板からなる２枚のワーク１３，１
４を溶接する。
レーザ溶接ロボット用加工ヘッド１の使用状態を示す斜
視図である。レーザ溶接ロボットは、たとえば６軸垂直
多関節型ロボットの手首２に、加工ヘッド１が取付けて
構成され、たとえば鋼板からなる２枚のワーク１３，１
４を溶接する。
【００１４】加工ヘッド１は、基部３、移動体４、レー
ザ投光器５、押圧手段６および定荷重ばね手段７を有す
る。基部３は、ロボットの手首２に固定され、支持板１
０を有する。支持板１０は、溶接作業時にほぼ垂直とな
るように保持される。
ザ投光器５、押圧手段６および定荷重ばね手段７を有す
る。基部３は、ロボットの手首２に固定され、支持板１
０を有する。支持板１０は、溶接作業時にほぼ垂直とな
るように保持される。
【００１５】支持板１０は上下方向に伸びる左右一対の
リニアガイド１１，１２を有し、このリニアガイド１
１，１２によって、板状の移動体４が、支持板１０に対
して上下に変位自在に支持される。
リニアガイド１１，１２を有し、このリニアガイド１
１，１２によって、板状の移動体４が、支持板１０に対
して上下に変位自在に支持される。
【００１６】押圧手段は、移動体４の下端部に取付けら
れるローラ支持部材２１と、ローラ支持部材２１に回転
自在に軸支される円板状のローラ２０とを有し、このロ
ーラ２０は、ワーク１３，１４の溶接位置近傍を押圧す
る。レーザ投光器５は、本実施形態ではＹＡＧ（yttriu
m aluminum garnet）レーザであり、押圧手段６の上方
の移動体４に下方に向けてレーザ光線を放射するように
固定される。
れるローラ支持部材２１と、ローラ支持部材２１に回転
自在に軸支される円板状のローラ２０とを有し、このロ
ーラ２０は、ワーク１３，１４の溶接位置近傍を押圧す
る。レーザ投光器５は、本実施形態ではＹＡＧ（yttriu
m aluminum garnet）レーザであり、押圧手段６の上方
の移動体４に下方に向けてレーザ光線を放射するように
固定される。
【００１７】定荷重ばね手段７は、渦巻きばね２２を有
し、渦巻きばね２２が支持板１０の下端部に保持され、
渦巻きばね２２の先端が移動体４の下端部に固定され、
基部３に対して移動体４を下方にばね付勢する。
し、渦巻きばね２２が支持板１０の下端部に保持され、
渦巻きばね２２の先端が移動体４の下端部に固定され、
基部３に対して移動体４を下方にばね付勢する。
【００１８】図２は、加工ヘッド１の部分断面図であ
り、図３は正面図である。ワーク１３，１４は図２の紙
面に垂直な方向に延び、ワーク１３の上にワーク１４が
重ねられ、このワーク１４の周縁が溶接線となる。した
がってワーク表面にならい、溶接線に沿ってレーザ溶接
を行うことによって、ワーク１３と１４とが接合され
る。
り、図３は正面図である。ワーク１３，１４は図２の紙
面に垂直な方向に延び、ワーク１３の上にワーク１４が
重ねられ、このワーク１４の周縁が溶接線となる。した
がってワーク表面にならい、溶接線に沿ってレーザ溶接
を行うことによって、ワーク１３と１４とが接合され
る。
【００１９】溶接作業は、レーザ光の焦点が、溶接位
置、もしくは溶接位置の上下近傍となるように設定し、
溶接位置近傍のワーク１４上で、溶接線に沿ってローラ
２０を転がして、ワーク１４をワーク１３に押しつけな
がら溶接作業を行う。
置、もしくは溶接位置の上下近傍となるように設定し、
溶接位置近傍のワーク１４上で、溶接線に沿ってローラ
２０を転がして、ワーク１４をワーク１３に押しつけな
がら溶接作業を行う。
【００２０】図２に示されるように、ローラ２０は、ロ
ーラ支持部材２１のボルト３０によって、移動体４に対
して上下方向に調整可能に設けられている。したがっ
て、前記ボルト３０によってローラ２０の上下方向の位
置を調整することによって、レーザ投光器５とローラ２
０との相対的な上下位置を調整でき、レーザの焦点を最
適な位置に調整することができる。また、溶接作業時に
は、レーザ投光器５と押圧手段６とは移動体４とともに
上下方向に一体となって動くので、溶接時に移動体４が
上下動したとしても、設定したレーザの焦点が溶接位置
から上下方向にずれるといったことが防がれる。
ーラ支持部材２１のボルト３０によって、移動体４に対
して上下方向に調整可能に設けられている。したがっ
て、前記ボルト３０によってローラ２０の上下方向の位
置を調整することによって、レーザ投光器５とローラ２
０との相対的な上下位置を調整でき、レーザの焦点を最
適な位置に調整することができる。また、溶接作業時に
は、レーザ投光器５と押圧手段６とは移動体４とともに
上下方向に一体となって動くので、溶接時に移動体４が
上下動したとしても、設定したレーザの焦点が溶接位置
から上下方向にずれるといったことが防がれる。
【００２１】図２に示されるように、ローラ２０は、ロ
ーラ２０のレーザ光線に臨む面が、絞られたレーザ光線
に沿うように傾斜して配置される。したがって、ワーク
を押圧するローラ２０の下端部が、溶接位置に極めて近
接した位置を押圧することが可能となる。また、ローラ
２０の高さ位置を上方に調整したとき、ローラ２０がレ
ーザ光線に触れないように、ストッパ３１がローラ支持
部材２１に取付けられる。
ーラ２０のレーザ光線に臨む面が、絞られたレーザ光線
に沿うように傾斜して配置される。したがって、ワーク
を押圧するローラ２０の下端部が、溶接位置に極めて近
接した位置を押圧することが可能となる。また、ローラ
２０の高さ位置を上方に調整したとき、ローラ２０がレ
ーザ光線に触れないように、ストッパ３１がローラ支持
部材２１に取付けられる。
【００２２】ワーク１４に当接するローラ２０の下端
が、溶接線に沿う方向にずれないように、図３に示すよ
うに、ローラ支持部材２１は、前後方向（図３の左右方
向、図２の紙面に垂直な方向）に調節可能に移動体４に
ボルト３２によって取付けられる。
が、溶接線に沿う方向にずれないように、図３に示すよ
うに、ローラ支持部材２１は、前後方向（図３の左右方
向、図２の紙面に垂直な方向）に調節可能に移動体４に
ボルト３２によって取付けられる。
【００２３】定荷重ばね手段７は、ホルダ３５、ドラム
３６および渦巻きばね２２を有し、渦巻きばね２２は、
ドラム３６に密着巻きされる。このドラム３６が、ホル
ダ３５によって、基部３の支持板１０の下方で、したが
って基部３の下方で、図２の紙面に垂直な回転軸線Ｌま
わりに回転自在に保持される。渦巻きばね２２の先端は
移動体４の下端に固定されているが、基端はドラム３６
に固定されていない。このような構成によって、定荷重
ばね手段７は、基部３から移動体４に対して、下方に一
定にばね荷重を作用させることができる。
３６および渦巻きばね２２を有し、渦巻きばね２２は、
ドラム３６に密着巻きされる。このドラム３６が、ホル
ダ３５によって、基部３の支持板１０の下方で、したが
って基部３の下方で、図２の紙面に垂直な回転軸線Ｌま
わりに回転自在に保持される。渦巻きばね２２の先端は
移動体４の下端に固定されているが、基端はドラム３６
に固定されていない。このような構成によって、定荷重
ばね手段７は、基部３から移動体４に対して、下方に一
定にばね荷重を作用させることができる。
【００２４】図４は、コイルばねと定荷重ばね手段７の
渦巻きばね２２の伸び（回転角）と荷重（トルク）との
関係を示すグラフである。図４のラインＡがコイルばね
であり、ラインＢが渦巻きばねである。
渦巻きばね２２の伸び（回転角）と荷重（トルク）との
関係を示すグラフである。図４のラインＡがコイルばね
であり、ラインＢが渦巻きばねである。
【００２５】このグラフからわかるように、コイルばね
では、伸び量に比例して荷重が増加するが、渦巻きばね
では、初期に所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にかかわ
らず、荷重は一定である。
では、伸び量に比例して荷重が増加するが、渦巻きばね
では、初期に所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にかかわ
らず、荷重は一定である。
【００２６】前述したように、溶接作業時に、ローラ２
０がワーク表面にならって移動するとき、移動体４が上
下動する。したがって、溶接作業時に想定される移動体
４の上下移動量を考慮し、渦巻きばね２２を引き出して
ロボットによる加工ヘッド１の位置決めを行う。つま
り、ワーク１４にローラ２０の下端が当接して移動体４
がワーク１３，１４上に支持されるとき、溶接作業時に
想定される上下移動量の２分の１に、前記所定量Ｄを加
えた長さ以上、渦巻きばね２２が引き出されるように、
加工ヘッド１の基部３の上下方向の位置を決定する。
０がワーク表面にならって移動するとき、移動体４が上
下動する。したがって、溶接作業時に想定される移動体
４の上下移動量を考慮し、渦巻きばね２２を引き出して
ロボットによる加工ヘッド１の位置決めを行う。つま
り、ワーク１４にローラ２０の下端が当接して移動体４
がワーク１３，１４上に支持されるとき、溶接作業時に
想定される上下移動量の２分の１に、前記所定量Ｄを加
えた長さ以上、渦巻きばね２２が引き出されるように、
加工ヘッド１の基部３の上下方向の位置を決定する。
【００２７】このように構成により、ワーク表面になら
って溶接するときに、移動体４が上下動したとしても、
常に一定のばね荷重を作用させ、ローラ２０は、一定の
押圧力でワーク１４を下方に押し付けることができる。
これによって、溶接品質を良好とすることができる。
って溶接するときに、移動体４が上下動したとしても、
常に一定のばね荷重を作用させ、ローラ２０は、一定の
押圧力でワーク１４を下方に押し付けることができる。
これによって、溶接品質を良好とすることができる。
【００２８】本実施形態では、溶接時の上下移動量は、
３０ｍｍ程度であり、ばね荷重は約２００Ｎである。ま
た、移動体４、レーザ投光器５および押圧手段６からの
自重が約１００Ｎであるので、押圧力は約３００Ｎであ
る。
３０ｍｍ程度であり、ばね荷重は約２００Ｎである。ま
た、移動体４、レーザ投光器５および押圧手段６からの
自重が約１００Ｎであるので、押圧力は約３００Ｎであ
る。
【００２９】このような本実施形態のレーザ溶接ロボッ
トは、たとえば自動車のフレームとルーフとの溶接作業
を行う。本実施形態では、レーザ投光器５はＹＡＧレー
ザとしたが、本発明はこれに限らず、炭酸ガスレーザな
どの気体レーザ、または半導体レーザであってもよい。
また、本実施形態では押圧手段６は、ローラ２０を用い
る構成としたが、本発明はこれに限らず、回転自在に支
持される鋼球を用いる構成であってもよい。また、本実
施形態ではロボットは多関節型ロボットとしたが、直交
座標型ロボット、または円筒座標型ロボットであっても
よい。
トは、たとえば自動車のフレームとルーフとの溶接作業
を行う。本実施形態では、レーザ投光器５はＹＡＧレー
ザとしたが、本発明はこれに限らず、炭酸ガスレーザな
どの気体レーザ、または半導体レーザであってもよい。
また、本実施形態では押圧手段６は、ローラ２０を用い
る構成としたが、本発明はこれに限らず、回転自在に支
持される鋼球を用いる構成であってもよい。また、本実
施形態ではロボットは多関節型ロボットとしたが、直交
座標型ロボット、または円筒座標型ロボットであっても
よい。
【００３０】
【発明の効果】請求項１の本発明によれば、定荷重ばね
手段７の定荷重渦巻きばね２２を用いることによって、
溶接時、ローラ２０によって、そのローラ２０の上下移
動にかかわらずワーク１４の押圧力を常に一定に保つこ
とが容易に可能になる。しかも本発明によれば、ローラ
２０は、レーザ光線に臨む面が、絞られたレーザ光線に
沿うように傾斜されるので、ワーク１４を押圧するロー
ラ２０の下端が、溶接位置に極めて近接した位置を押圧
することができ、溶接の品質を向上することができる。
しかもローラを回転自在に軸支するローラ支持部材２１
は、ストッパ３１を有し、ローラ２０の高さ位置が、第
１ボルト３０によって調整されても、ローラ２０がレー
ザ光線に触れないように制限し、これによってローラ２
０がレーザ光線に触れることはなく、安定した溶接動作
を続行することができる。ローラ２０がレーザ光線に触
れないので、ローラ２０が損傷することはない。ローラ
を軸支するローラ支持部材２１には、第１ボルト３０が
設けられ、これによってローラ２０の上下方向の位置を
調整するので、レーザ光線の焦点位置を、溶接位置から
上下方向にずれることなく、確実に最適な溶接作業を行
うことができる。また本発明によれば、第２ボルト３２
によってローラ２０を溶接線に沿う方向に調整すること
ができ、これによってレーザ光線の焦点位置である溶接
位置を、ローラ２０の下端で押圧することが確実にな
る。このことによってもまた、溶接品質を向上すること
ができる。本発明によれば、定荷重ばね手段７のホルダ
３５は基部３に固定され、このホルダ３５に、定荷重渦
巻きばね２２が密着巻きされたドラム３６が回転自在に
保持され、このドラム３６は基部３の下方に配置される
ので、定荷重ばね手段７が溶接作業の際、支障となるこ
とはなく、作業性が良好であり、本件加工ヘッドの占め
る空間が大きくなることはない。
手段７の定荷重渦巻きばね２２を用いることによって、
溶接時、ローラ２０によって、そのローラ２０の上下移
動にかかわらずワーク１４の押圧力を常に一定に保つこ
とが容易に可能になる。しかも本発明によれば、ローラ
２０は、レーザ光線に臨む面が、絞られたレーザ光線に
沿うように傾斜されるので、ワーク１４を押圧するロー
ラ２０の下端が、溶接位置に極めて近接した位置を押圧
することができ、溶接の品質を向上することができる。
しかもローラを回転自在に軸支するローラ支持部材２１
は、ストッパ３１を有し、ローラ２０の高さ位置が、第
１ボルト３０によって調整されても、ローラ２０がレー
ザ光線に触れないように制限し、これによってローラ２
０がレーザ光線に触れることはなく、安定した溶接動作
を続行することができる。ローラ２０がレーザ光線に触
れないので、ローラ２０が損傷することはない。ローラ
を軸支するローラ支持部材２１には、第１ボルト３０が
設けられ、これによってローラ２０の上下方向の位置を
調整するので、レーザ光線の焦点位置を、溶接位置から
上下方向にずれることなく、確実に最適な溶接作業を行
うことができる。また本発明によれば、第２ボルト３２
によってローラ２０を溶接線に沿う方向に調整すること
ができ、これによってレーザ光線の焦点位置である溶接
位置を、ローラ２０の下端で押圧することが確実にな
る。このことによってもまた、溶接品質を向上すること
ができる。本発明によれば、定荷重ばね手段７のホルダ
３５は基部３に固定され、このホルダ３５に、定荷重渦
巻きばね２２が密着巻きされたドラム３６が回転自在に
保持され、このドラム３６は基部３の下方に配置される
ので、定荷重ばね手段７が溶接作業の際、支障となるこ
とはなく、作業性が良好であり、本件加工ヘッドの占め
る空間が大きくなることはない。
【００３１】また、渦巻きばねを用いることによって、
安定して一定のばね荷重を作用させることができる。こ
のような定荷重渦巻きばねを用いてローラによってワー
ク１４を、溶接線に沿う上下の移動にかかわらず、適切
な押圧力で、押圧することが可能になる。請求項２の本
発明によれば、前述の図４のラインＢに示されるよう
に、初期に予め定める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量
にかかわらず荷重は一定である特性を有し、ローラ２０
の下端がワーク１４に当接して溶接作業を行うとき、定
荷重渦巻きばね２２が、溶接作業時の上下移動量の２分
の１に、前記所定量Ｄを加えた長さ以上、引き出される
ように、基部３の上下方向の位置が決定される。したが
って溶接作業時、ローラ２０の下端が、ワーク１４に沿
って上下に移動しても、その押圧力を、常に一定に保つ
ことが確実となる。請求項３の本発明によれば、定荷重
渦巻きばね２２を用いることによって、ワーク表面にな
らって移動体が上下動したとしても、常に一定の荷重で
ワークを押圧することができる。また、ピストンなどを
用いないので、配管なども必要とせず、小型軽量で、押
圧力の制御を行う必要もない。
安定して一定のばね荷重を作用させることができる。こ
のような定荷重渦巻きばねを用いてローラによってワー
ク１４を、溶接線に沿う上下の移動にかかわらず、適切
な押圧力で、押圧することが可能になる。請求項２の本
発明によれば、前述の図４のラインＢに示されるよう
に、初期に予め定める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量
にかかわらず荷重は一定である特性を有し、ローラ２０
の下端がワーク１４に当接して溶接作業を行うとき、定
荷重渦巻きばね２２が、溶接作業時の上下移動量の２分
の１に、前記所定量Ｄを加えた長さ以上、引き出される
ように、基部３の上下方向の位置が決定される。したが
って溶接作業時、ローラ２０の下端が、ワーク１４に沿
って上下に移動しても、その押圧力を、常に一定に保つ
ことが確実となる。請求項３の本発明によれば、定荷重
渦巻きばね２２を用いることによって、ワーク表面にな
らって移動体が上下動したとしても、常に一定の荷重で
ワークを押圧することができる。また、ピストンなどを
用いないので、配管なども必要とせず、小型軽量で、押
圧力の制御を行う必要もない。
【図１】本発明のレーザ溶接用加工ヘッド１の使用状態
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】レーザ溶接用加工ヘッド１を拡大して示す断面
図である。
図である。
【図３】レーザ溶接用加工ヘッド１の正面図である。
【図４】コイルばねと渦巻きばねの伸びと荷重との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ レーザ溶接用加工ヘッド ２ ロボットの手首 ３ 基部 ４ 移動体 ５ レーザ投光器 ６ 押圧手段 ７ 定荷重ばね手段 １３,１４ ワーク ２０ ローラ
フロントページの続き (72)発明者 古賀 信次 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 松本 敏史 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 犬塚 雅之 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 村田 隆行 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 西尾 護 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 平11−156574（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−226763（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/30
Claims (3)
- 【請求項１】 （ａ）多関節型ロボットの手首２に固定
される基部３と、 （ｂ）移動体４と、 （ｃ）移動体４を、基部３に対して上下方向に移動自在
に支持するリニアガイド１１，１２と、 （ｄ）レーザ投光器５であって、 移動体４に固定され、 下方に向けてレーザ光線を放射し、 レーザ光線は、溶接位置に焦点が存在するように絞られ
るレーザ投光器５と、 （ｅ）ローラ２０であって、 ローラ２０の下端がワーク１４の溶接位置近傍に当接し
て押圧し、レーザ光線に臨む面が、絞られたレーザ光線
に沿うように傾斜される円盤状ローラ２０と、 （ｆ）ローラ支持部材２１であって、 移動体４の下部に固定され、 ローラ２０を回転自在に軸支し、 ローラ２０の上下方向の位置を調整する第１ボルト３０
と、 ローラ２０を、溶接線に沿う方向に調節する第２ボルト
３２と、 ローラ２０の高さ位置を、ローラ２０がレーザ光線に触
れないように制限するストッパ３１とを有するローラ支
持部材２１と、 （ｇ）定荷重ばね手段７であって、 基部３に固定されるホルダ３５と、 ホルダ３５に、基部３の下方で、ホルダ３５に回転自在
に保持されるドラム３６と、 ドラム３６に密着巻きされ、 先端が移動体の下端に固定され、 基端がドラム３６に固定されておらず、 移動体４に、下方に、伸び量にかかわらず、一定のばね
荷重を作用する定荷重渦巻きばね２２とを有する定荷重
ばね手段７とを含むことを特徴とするレーザ溶接ロボッ
ト用加工ヘッド。 - 【請求項２】 定荷重渦巻きばね２２は、初期に予め定
める所定量Ｄ引き出した後は、伸び量にかかわらず、荷
重は一定である特性を有し、 ワーク１４にローラ２０の下端が当接して移動体４がワ
ーク１３，１４上に支持されるとき、溶接作業時に想定
される上下移動量の２分の１に、前記所定量Ｄを加えた
長さ以上、定荷重渦巻きばね２２が引き出されるよう
に、基部３の上下方向の位置が決定されることを特徴と
する請求項１記載のレーザ溶接ロボット用加工ヘッド。 - 【請求項３】 ロボットの手首に装備され、重ね合わさ
れたワークの溶接位置にレーザを照射してレーザ溶接を
行うレーザ溶接ロボット用加工ヘッドにおいて、 ロボットの手首に取付けられる基部３と、 基部に対して、上下方向に移動自在に設けられる移動体
４と、 移動体に固定され、下方のワークにレーザ光を照射する
レーザ投光器５と、 移動体に固定され、ワークの溶接位置近傍に上方から当
接してワークを押圧する押圧手段６と、 移動体と基部との間に介在され、基部に対する移動体の
上下位置にかかわらず、基部から移動体に対して下方に
一定のばね荷重を作用させる定荷重渦巻きばね２２とを
含み、 定荷重渦巻きばね２２は、初期に予め定める所定量Ｄ引
き出した後は、伸び量にかかわらず、荷重は一定である
特性を有し、 ワーク１４にローラ２０の下端が当接して移動体４がワ
ーク１３，１４上に支持されるとき、溶接作業時に想定
される上下移動量の２分の１に、前記所定量Ｄを加えた
長さ以上、定荷重渦巻きばね２２が引き出されるよう
に、基部３の上下方向の位置が決定されることを特徴と
するレーザ溶接ロボット用加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37479399A JP3312896B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | レーザ溶接ロボット用加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37479399A JP3312896B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | レーザ溶接ロボット用加工ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001191191A JP2001191191A (ja) | 2001-07-17 |
| JP3312896B2 true JP3312896B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=18504438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37479399A Expired - Fee Related JP3312896B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | レーザ溶接ロボット用加工ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3312896B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7505504B2 (en) | 2004-10-07 | 2009-03-17 | Sango Co., Ltd. | Laser processing device |
| CN102886605A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-23 | 余姚市富达电子有限公司 | 用于焊接电热水壶的双工位激光焊接加工装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3394750B2 (ja) | 2000-10-02 | 2003-04-07 | ファナック株式会社 | ワーク押し付け装置 |
| KR20040000995A (ko) * | 2002-06-26 | 2004-01-07 | 현대자동차주식회사 | 레이저 용접용 소재 가압 장치 |
| KR100853617B1 (ko) | 2008-03-24 | 2008-08-22 | 김유찬 | 자동압력 조정식 소재 가압장치 및 방법 |
| WO2011038254A2 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-31 | Laser Mechanisms, Inc. | Laser head with axial crash protection |
| JP5545434B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2014-07-09 | セイコーエプソン株式会社 | 媒体送り装置、記録装置 |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37479399A patent/JP3312896B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7505504B2 (en) | 2004-10-07 | 2009-03-17 | Sango Co., Ltd. | Laser processing device |
| CN102886605A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-23 | 余姚市富达电子有限公司 | 用于焊接电热水壶的双工位激光焊接加工装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001191191A (ja) | 2001-07-17 |
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