JP3504200B2 - マルチシ−トの同時連続溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００５】

【発明の属する技術分野】

【０００６】本発明は、隣り合う側端が連接した３以上
のシ−ト間の２以上の連接線のそれぞれを同時にレ−ザ
溶接する、マルチシ−トの同時溶接装置に関する。

【従来の技術】

【０００７】例えば自動車等では、軽量化，低コスト化
を図る目的で、ストレスが強くかかる部分は厚く、スト
レスの軽い部分は薄い板材とし、これらを連続にするた
めに、板厚が異なる鋼シ−トを溶接しその後でプレス加
工を行なう、ティラ−ドブランク法による部材製造が行
なわれている。従来、この溶接には、溶接速度が速い，
熱歪が少い等の理由によりレ−ザ溶接が多く採用されて
いる。例えば図３に示すように、板厚Ｔ２の鋼シ−トの
両側端に板厚Ｔ１およびＴ２の鋼シ−トの側端を連接
し、各連接線をレ−ザ照射ヘッド５０ｆおよび５０ｓの
それぞれで、両ヘッドを同時に紙面と垂直な方向に連続
して等速度で移送しつつ、溶接する。なお、図３には各
鋼シ−トを厚く示すが、一般的に、板厚Ｔ１〜Ｔ３はい
ずれも１ｍｍ以下であり、溶接のためのレ−ザパワ−は
比較的に小さい。

【発明が解決しようとする課題】

【０００８】レ−ザ照射ヘッド５０ｆおよび５０ｓに
は、従来は別個のレ−ザ光源からレ−ザビ−ムが光ファ
ィバケ−ブルを通して送られる。レ−ザ照射ヘッド５０
ｆには、板厚Ｔ２とＴ１の連接線を溶接するに適した強
度のレ−ザビ−ムが送り込まれ、レ−ザ照射ヘッド５０
ｓには、板厚Ｔ２とＴ３の連接線を溶接するに適した強
度のレ−ザビ−ムが送り込まれる。１台のレ−ザ光源が
射出するレ−ザビ−ムを、ビ−ムスプリッタによって２
分割して、各レ−ザビ−ムをヘッド５０ｆと５０ｓに分
配することができる。しかし分割比を変えるには、部分
透過ミラ−の透過率の異なるものを使用すれば可能であ
るが、分割比を自由に設定できるものではない。従って
複数ヘッドで同時に溶接を行なう場合には、各ヘッド宛
てにそれぞれ適合する出力のレ−ザ光源を備える必要が
あった。ヘッド毎にレ−ザ光源を備える場合でも従来
は、ランダム偏向の高出力レ−ザの出力レベル調整を行
なうには、レ−ザ発振器への投入電圧の調整により行っ
ているものが主であるが、この方法では、ビ−ムモ−ド
が変化する，発振出力が不安定になる等の問題があり、
出力調整範囲が限定されている。ビ−ムスプリッタを光
路に介挿してビ−ム強度を下げる方法もあるが、多段階
あるいは連続的にビ−ム強度を変えることができない。

【０００９】一方、従来は、定尺板毎の接合加工であ
り、レ−ザ照射ヘッドを走行駆動するので、連続して加
工することは出来なかった。

【００１０】本発明は、３以上のシ−ト間の２以上の連
接線のそれぞれを同時に、２以上のレ−ザ照射ヘッドを
用いて溶接するマルチシ−ト同時溶接において、１つの
レ−ザ光源から、各ヘッドに所要パワ−のレ−ザビ−ム
を供給することを第１の目的とし、各ヘッドに与えるレ
−ザビ−ムの微細な強度調整を、比較的に簡単に実現す
ることを第２の目的とし、連続的に溶接する同時連続溶
接装置を提供することを第３の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【００１１】（１）隣り合う側端が連接して等速度で連
続的に移送される３以上のシ−ト間の２以上の連接線の
それぞれを溶接するための２以上のレ−ザ照射ヘッド(5
0f,50s)；レ−ザ光源(10)；該レ−ザ光源(10)が射出す
るレ−ザビ−ムを２以上に分割する手段(90)；分割後の
各レ−ザビ−ムの出力強度を調整するための強度調整手
段(20f/20s)；および、調整後の各レ−ザビ−ムを前記
レ−ザ照射ヘッド(50f,50s)のそれぞれに案内する２以
上の導光手段(41f,41s)；を備える、マルチシ−トの同
時連続溶接装置において、前記強度調整手段 (20f/20s)
が、分割後のレ−ザビ−ム (LBPf/LBPs) の射出方向に対
して垂直な第１軸 (22A の中心軸 ) を中心に回転可能な、
第１軸に平行な表裏面を有する第１透光板 (21A) ；第１
透光板と実質上同一板厚であって、レ−ザ出力方向で第
１軸と所定距離離れ第１軸に平行な第２軸 (22B の中心
軸 ) を中心に回転可能な、第２軸に平行な表裏面を有す
る第２透光板 (21B) ；および、第１および第２透光板の
回転角を、それらの表面がいずれもレ−ザ光源 (10) のレ
−ザ出力ラインより退避する角度（回転角基点０°）、
ならびに、それらの表面が２等辺３角形の二等辺上に位
置する関係に設定する回動機構 (23A,23B) ；を備えるこ
とを特徴とする、マルチシ−トの同時連続溶接装置。

【００１２】これによれば、分割手段(90)が分割したレ
−ザビ−ムのそれぞれの出力強度を強度調整手段(20f/2
0s)で、適値に調整しうる。１つのレ−ザ光源(10)から
２以上の分割ビ−ムを得るので、それぞれが小さいパワ
−で済む用途において、レ−ザ光源(10)にかかるコスト
を低減しうる。

【００１３】図６に示すように、レ−ザビ−ムＬＢの入
射角がθ１となる回転角に第１透光板(21A)を定め、こ
れを透過したレ−ザビ−ムの入射角が同じくθ１となる
回転角に第２透光板(21B)を定めると、すなわち、第１
および第２透光板(21A,21B)の回転角を、それらの表面
が２等辺３角形の二等辺上に位置する関係に定めること
により、第１および第２透光板(21A,21B)を透過したレ
−ザは、それらの透光板を介さずに直進する光路に戻
る。すなわち、レ−ザビ−ム出力方向(y)に直交する
ｘ，ｙ方向に位置ずれを生じない。第１透光板(21A)の
表裏面で図６に示すようにＰＲ１およびＰＲ２の反射が
あってこれが損失となり、同様に第２透光板(21B)の表
裏面でＰＲ３およびＰＲ４の反射があってこれが損失と
なるので、レ−ザ出力Ｐoutは、 Ｐout＝Ｐin−（ＰＲ１＋ＰＲ２＋ＰＲ３＋ＰＲ４）・・・（１） となる。Ｐinはレ−ザ光源(10)の出力レ−ザの強度であ
る。Ｐinが一定（固定値）であると、入射角θ１が全反
射角より小さい範囲内において、ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ
３およびＰＲ４は、入射角θ１に対応した値となり、該
範囲内で入射角θ１を連続的に大きくするに従がい、
（ＰＲ１＋ＰＲ２＋ＰＲ３＋ＰＲ４）が連続的に増大
し、Ｐoutが連続的に低下する。したがって出力強度Ｐo
utを微細にかつ連続的に調整しうる。

【００１４】第１および第２透光板 (21A,21B) を、図５
の（ａ）に示すように、それらの表面がいずれもレ−ザ
光源 (10) のレ−ザ出力ラインより退避する角度に位置決
めしているときは、レ−ザビ−ムは第１および第２透光
板 (21A,21B) に触れることなく通過し、出力調整装置 (2
0) においてレ−ザビ−ムの減衰を生じない。

【００１５】回動機構(23A,23B)は、本発明の実施態様
では、第１および第２透光板(21A,21B)を各テ−ブルで
支持し、両テ−ブルを同時に逆方向に同速度で回転する
機構に結合するか、あるいは両テ−ブルを同一直径で周
面が当接するものとして、指廻し摘子を結合してこれを
作業者が指で廻わすことによって、第１および第２透光
板(21A,21B)が逆方向に同一角度分同時に回転する、手
動機構とする。しかし、遠隔で自動駆動するように、後
述の好ましい第１および第２実施例では、第１および第
２透光板(21A,21B)を電動機構で駆動する。１つの電動
機構と連結機構を用いで両透光板を同時に逆方向に同速
度で回転駆動して同一角度分回転させる場合には、両透
光板個別の位置，姿勢あるいは回転転角の微調整が難か
しくなるので、個別の微調整を容易にするために各別の
電動機構で個別に回転駆動するようにして、制御手段(8
0)によって、第１および第２透光板(21A,21B)を別個
に、逆方向に同一角度分自動駆動する。

【発明の実施の形態】

【００１６】（２）前記導光手段(41f/41s)の受光端を
支持し、それをレ−ザ光受光レベルが最大となる、前記
射出方向と直交する２次元方向の位置に駆動するための
整合調整機構(30f/30s)；を更に備える。

【００１７】第１および第２透光板(21A,21B)を透過し
たレ−ザは、光学理論上はそれらの透光板を介さずに直
進する光路(y)に戻るが、第１および第２透光板(21A,21
B)ならびにそれらの支持機構の寸法精度や加工誤差によ
り、該直進光路に対して２次元(ｘ,ｚ方向)の位置ずれ
を生ずる可能性がある。本実施態様では、整合調整機構
(30f,30s)にて、導光手段(41f,41s)の受光端を２次元方
向に駆動して、導光手段(41f,41s)に入射するレ−ザ強
度が最高となる２次元位置に調整することができる。こ
れにより、寸法精度や加工誤差によるレ−ザ出力調整誤
差を低減することができる。

【００１８】（３）第１および第２透光板の回転角対レ
ーザ出力強度のデータを含む校正表を書込むメモリ (NVR
AM) ；および、該メモリの校正表を参照して出力強度指
定値に対応する角度 (Ao) を算出し、前記回転機構を介し
て該角度に第１および第２透光板の回転角を設定する制
御手段 (81) ；を更に備える。

【００１９】（４）オペレ−タが出力強度指示情報を入
力するための入力手段(70)；および、前記回動機構(23
A,23B)を介して入力があった出力強度指示情報に対応す
る回転角に第１および第２透光板(21A,21B)を設定する
制御手段(80)；を更に備える。

【００２０】これによれば、オペレ−タは情報入力作業
によってレ−ザ出力強度を設定又は調整できる。

【００２１】（５）第１透光板(21A)および第２透光板
(21B)を透過したレ−ザの強度を計測するパワ−メ−タ6
0f／60s)を更に備える。

【００２２】これによれば、レ−ザ出力のモニタが可能
である。第１および第２透光板(21A,21B)の角度設定又
は調整を行なったときに、レ−ザ出力強度を確認でき
る。またレ−ザ出力強度を確認しつつ整合調整機構(30,
30s)で導光手段(41f,41s)の受光端を最高強度位置に設
定することができる。

【００２３】（６）制御手段(80)は、入力手段(70)を介
した校正指示に応答して、第１および第２透光板(21A,2
1B)の回転角を順次に変更して各角度でパワ−メ−タ(60
f,60s)の計測強度を読込んでメモリに書込む。

【００２４】これによれば、オペレ−タが校正指示を入
力するだけで、透光板の回転角対レ−ザ出力強度を表わ
すデ−タ群（校正表）が自動的に生成されメモリに記憶
される。

【００２５】（７）制御手段(80)は、入力手段(70)を介
した校正情報出力指示に応答して、メモリの各角度対計
測強度のデ−タを読出して出力する。

【００２６】これによれば、オペレ−タは透光板の回転
角対レ−ザ出力強度を表わすデ−タ群（校正表）をメモ
リから読出して、該デ−タ群から、目的のレ−ザ強度が
得られる回転角を認識し、この回転角を制御手段(80)に
与えて、目的のレ−ザ強度に設定又は調整することがで
きる。

【００２７】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【実施例】

【００２８】図１に本発明の一実施例の概要を示す。鋼
シ−トコイル３０１から巻戻された板厚Ｔ１の鋼シ−ト
は、切断＆継ぎ溶接ステ−ジ（３０４，３０５）を通っ
て昇降自在のダンサ−ロ−ラ３０６に掛けられ、門型架
台３０７を通過し、巻取りステ−ジに至り、そこでコイ
ル３０９に巻取られる。このような移送を行なう搬送ロ
−ラがラインの各所にあるが、その図示は省略した。上
述と同様に、鋼シ−トコイル３０２から巻戻された板厚
Ｔ２の鋼シ−トが別の（独立に上下可能な）ダンサ−ロ
−ラ（図示省）に掛けられ、そして水平搬送路ではその
一側端を上述の板厚Ｔ１の鋼シ−トの一側端と連接し
て、切断＆継ぎ溶接ステ−ジ（３０４，３０５）からコ
イル３０９の経路を、同様に移送される。更に、上述と
同様に、鋼シ−トコイル３０３から巻戻された板厚Ｔ３
の鋼シ−トが別の（独立に上下可能な）ダンサ−ロ−ラ
（図示省）に掛けられ、そして水平搬送路ではその一側
端を上述の板厚Ｔ１の鋼シ−トのもう一方の側端と連接
して、切断＆継ぎ溶接ステ−ジ（３０４，３０５）から
コイル３０９の経路を、同様に移送される。

【００２９】図２に、図１に示す３枚のシ−トの平面を
示し、図３には、３枚のシ−トの移送方向で下流側から
レ−ザ照射ヘッド５０ｆ，５０ｓを見た正面を示す。図
１〜図３を参照すると、上述の３枚の鋼シ−トは、切断
＆継ぎ溶接ステ−ジ（３０４，３０５）を通過したとこ
ろで同一速度で連続して水平移送され、門型架台３０９
を通過するときに、そこに装備された第１のレ−ザ照射
ヘッド５０ｆが板厚Ｔ１とＴ２のシ−トの連接線を溶接
する。溶接した痕跡に、図２ではＡ溶接線と付記した。
同時に、第２のレ−ザ照射ヘッド５０ｓが板厚Ｔ１とＴ
３のシ−トの連接線を溶接する。溶接した痕跡に、図２
ではＢ溶接線と付記した。

【００３０】図３の例示では、板厚Ｔ２が最も薄く、板
厚Ｔ１とＴ３との段差が大きいため、この段差を埋める
ために、図１に示す紙シ−トコイル３０８から紙シ−ト
が巻戻されて板厚Ｔ２の下面に当てるようにして、コイ
ル３０９に巻取られる。

【００３１】コイル３０１の鋼シ−トが無くなって、新
たなコイルに交換するとき、切断＆継ぎ溶接ステ−ジ
（３０４，３０５）の作業台３０４に、先行コイルから
巻戻した鋼シ−トの尾端が固定され、その上に新たなコ
イルから巻戻した鋼シ−トの先端が載せられて両端部共
に固定（クランプ）した状態で、先行シ−トの尾端と後
行シ−トの先端の重なり部が幅方向に切断される。そし
て先行シ−トの切断尾端に後行シ−トの切断先端が溶接
機３０５で溶接される。この溶接が終わるとクランプを
解放する。クランプしてから解放するまで先行シ−トの
尾端部が作業台３０４に固定されているが、下流からの
鋼シ−トの引張り張力によってダンサロ−ラ３０６が下
降し、そこに貯留されていたシ−トを吐き出す。他のコ
イル３０２，３０３の鋼シ−トが無くなるときのコイル
替え（コイル継ぎ）のときも同様である。これにより、
上述のコイル替え（コイル継ぎ）の間も、門型架台３０
７の直下では各板厚Ｔ１〜Ｔ３が途切れることなく同一
速度で連続して移動し、各連接線のレ−ザ溶接が連続し
て行なわれる。

【００３２】図４に、図２に示すレ−ザ光源１０からレ
−ザ照射ヘッド５０ｆ，５０ｓまでのレ−ザ溶接システ
ムの構成を示す。ＹＡＧレ−ザ発振器１０はｙ方向にレ
−ザビ−ムを出力する。レ−ザ発振器１０のレ−ザ出力
ラインをＬＢＰで示す。レ−ザ発振器１０が射出するレ
−ザビ−ムは、ビ−ムスプリッタ９０で一部が反射され
る。この反射のレ−ザ出力ラインをＬＢＰｓで示す。残
りの透過したレ−ザ出力ラインをＬＢｆで示す。

【００３３】第１のレ−ザ出力ラインＬＢＰｆに沿っ
て、第１出力調整装置２０ｆ，第１整合調整機構３０
ｆ，第１光ファイバケ−ブル４２ｆおよび第１レ−ザ照
射ヘッド５０ｆがある。なお、図４にはこのように示し
ているが、光ファイバケ−ブル４２ｆは屈曲性が高く、
通常は長く配架され、光ファイバケ−ブル４２ｆの受光
端以外とヘッド５０ｆは、ラインＬＢＰｆの延長上には
位置しない。

【００３４】第１レ−ザ照射ヘッド５０ｆにはパワ−メ
−タ６０が装着されている。第１整合調整機構３０ｆに
は集光レンズ３１ｆがあり、この集光レンズ３１ｆが、
石英光ファィバ４１ｆの先端を支持するフェル−ル３２
ｆの先端すなわち受光端にレ−ザを集光する。光ファィ
バ４１ｆは第１光ファィバケ−ブル４２ｆの中にあり、
光ファィバケ−ブル４２ｆの先端がつながった第１レ−
ザ照射ヘッド５０ｆの内部に導入されている。

【００３５】図５に、第１出力調整装置２０ｆを拡大し
て示す。装置２０ｆの支持板の裏面には電動回動器２３
Ａおよび２３Ｂが装着されている。電動回動器２３Ａ
は、ｚ軸と平行な出力軸にロ−タリエンコ−ダ２５Ａを
結合し、ｚ軸と平行な入力軸に電動機２４Ａを結合した
減速機であり、出力軸が、第１透光板２１Ａと一体の第
１シャフト２２Ａに結合されている。電動機２４Ａが正
回転するとシャフト２２Ａ（第１透光板２１Ａ）が時計
方向に回転する。第１透光板２１Ａは平行平面石英板で
あり、その平行平面（表裏面）はｚ軸に平行である。図
５の（ａ）に示すように、第１透光板２１Ａの平行平面
がｙ，ｚ平面に平行なときの、第１透光板２１Ａの回転
角が、第１透光板２１Ａのホ−ムポジション（回転角基
点０°）であり、このとき第１透光板２１Ａは、レ−ザ
出力ラインＬＢＰより退避している。

【００３６】電動回動器２３Ｂは２３Ａと同一構造，同
一寸法のものであるが、その出力軸には第２透光体２１
Ｂと一体の第２シャフト２２Ｂが結合されている。第２
透光板２１Ｂおよび第２シャフト２２Ｂは、それぞれ第
１透光板２１Ａおよび第１シャフト２２Ａと、同一材
質，同一構造および同一寸法である。図５の（ａ）に示
すように、第２透光板２１Ｂの平行平面がｙ，ｚ平面に
平行なときの、第２透光板２１Ｂの回転角が、第２透光
板２１Ｂのホ−ムポジション（回転角基点０°）であ
り、このとき第２透光板２１Ｂは、レ−ザ出力ラインＬ
ＢＰより退避している。

【００３７】第１および第２透光板２１Ａ，２１Ｂを図
５の（ａ）に示すようにそれぞれのホ−ムポジションに
位置決めしているときは、レ−ザ出力ラインＬＢＰを通
過するレ−ザビ−ムはそれらの板体２１Ａ，２１Ｂに触
れることなく通過し、出力調整装置２０においてレ−ザ
ビ−ムの減衰を生じない。

【００３８】第１透光板２１Ａをホ−ムポジションから
時計廻りに９０°回転した回転角９０°の位置が、減光
調整範囲（減光領域）の始点であり、そのときレ−ザ出
力ラインＬＢＰに対して第１透光板２１Ａの平行平面が
直交し、レ−ザビ−ムは、低減衰量で第１透光板２１Ａ
を貫通する。第２透光板２１Ｂをホ−ムポジションから
反時計廻りに９０度回転した回転角−９０度の位置が、
減光調整範囲（減光領域）の始点であり、そのときレ−
ザ出力ラインＬＢＰに対して第２透光板２１Ｂの平行平
面が直交し、レ−ザビ−ムは、低減衰量で第２透光板２
１Ｂを貫通する。

【００３９】第１透光板２１Ａを減光領域の始点から反
時計廻りにある角度ａだけ回転した角度（９０−ａ）°
とし、しかも第２透光板２１Ｂを減光領域の始点から時
計廻りに該角度ａだけ回転した角度（−９０＋ａ）°と
すると、第１透光板２１Ａと第２透光板２１Ｂが逆向き
傾斜となり、ａを次第に大きくして行くことにより、図
５の（ｂ）に示すように、第１透光板２１Ａと第２透光
板２１Ｂが、２等辺三角形の二等辺に位置するハの字形
分布となり、レ−ザビ−ムＬＢは、第１透光板２１Ａの
表面と裏面での反射ＰＲ１，ＰＲ２が大きくなるので減
衰量が増え、同じく第２透光板２１Ｂの表面と裏面での
反射ＰＲ３，ＰＲ４が大きくなって、減衰量が前記
（１）式の（ＰＲ１＋ＰＲ２＋ＰＲ３＋ＰＲ４）とな
る。

【００４０】図６に、この関係（１）を拡大して示す。
第１透光板２１Ａおよび第２透光板２１Ｂを、同一量
（ａ）だけ回転させることにより、両透光板を透過した
レ−ザビ−ムは、両透光板がホ−ムポジション（図５の
（ａ））にあって直進するときのレ−ザ出力ラインＬＢ
Ｐに戻る。しかし、微視的に見ると、加工精度，加工誤
差によって、ラインＬＢＰからｘ，ｚ方向に少々ずれ
る。

【００４１】透光板に対するレ−ザビ−ムの入射角θ１
が全反射角になる回転角度ａをａoとすると、第１透光
板２１Ａでは回転角（９０−ａo）°が、第２透光板２
１Ｂでは回転角（−９０＋ａo）°が、減光領域の終点
である。これらの回転角を越えて透光板を回転させても
回転角の変化による減衰量の効果的な変化は得らない。
第１透光板２１Ａおよび第２透光板２１Ｂの、減衰量調
整のための角度範囲は次の通りである： 角度の＋は、ホ−ムポジションから、透光板の時計方向
の角度ずれを、−は反時計方向の角度ずれを意味する。
ホ−ムポジションからの回転量ａは、第１透光板２１Ａ
と第２透光板２１Ｂに関して同一値とする。

【００４２】再度図４を参照する。第１整合調整機構３
０ｆは、集光レンズ３１ｆとフェル−ル３２ｆを支持す
るホルダ３３ｆ，該ホルダ３３ｆを支持しｚ方向に駆動
しｚ位置決めをするｚ調整機構３５ｆ、および、該ｚ調
整機構３５ｆを支持しｘ方向に駆動しｘ位置決めをする
ｘ調整機構３４ｆ、で構成されており、各機構３４ｆ，
３５ｆは、スライダおよびスライド駆動機構（電動機お
よびロ−タリエンコ−ダを含む）で構成されている。こ
の第１整合調整機構３０ｆは、フェル−ル３２ｆを、レ
−ザ受光強度が最高となるｘ，ｚ位置に位置決めするた
めに備えた。

【００４３】パワ−メ−タ６０ｆは、第１レ−ザ照射ヘ
ッド５０ｆ内のレ−ザ出射ラインに対して進退しうるミ
ラ−，該ミラ−を進，退駆動するソレノイド，レ−ザ出
射ラインに進出したミラ−が反射したレ−ザを受けその
強度を検出して強度信号を発生するレ−ザ強度検出回
路、および、外部（制御盤８０）からレ−ザ強度計測指
令が到来すると、ミラ−をレ−ザ出射ラインに突出して
レ−ザ強度信号をデジタルデ−タ（強度デ−タ）に変換
して読込み、ミラ−を退避位置に戻し、そして強度デ−
タを外部（制御盤８０）に送出する計測制御器を含む。

【００４４】ビ−ムスプリッタ９０が反射分割したレ−
ザビ−ムの射出ラインＬＢＰｓに沿って、第２出力調整
装置２０ｓ，第２整合調整機構３０ｓ，第２光ファイバ
ケ−ブル４２ｓおよび第２レ−ザ照射ヘッド５０ｓがあ
り、ヘッド５０ｓに第２パワ−メ−タ６０ｓがある。こ
れら第２要素のそれぞれは、本実施例では、対応する第
１要素（第１出力調整装置２０ｆ，第１整合調整機構３
０ｆ，第２光ファイバケ−ブル４２ｆ，第１レ−ザ照射
ヘッド５０ｆおよび第１パワ−メ−タ６０ｆ）と、同一
構造である。

【００４５】レ−ザビ−ムを分割するには従来、ビ−ム
スプリッタ（部分透過ミラ−，半透明鏡）が用いられて
おり、本実施例でも同様にビ−ムスプリッタ９０を装備
した。ところでビ−ムスプリッタのみでは、分割した各
レ−ザビ−ムの強度を個別に設定又は調整することはで
きない。そこでこの実施例では、分割した各レ−ザビ−
ムを、第１出力調整装置２０ｆおよび第２出力調整装置
２０ｓで個別に強度設定および調整ができるようにし
た。

【００４６】第１，第２出力調整装置２０ｆ，２０ｓを
同時に駆動する必要はなく、また第１，第２整合調整機
構３０ｆ，３０ｓも同時に動作させる必要はないので、
本実施例では、切替スイッチ１００を備え、上述の第１
出力調整装置２０ｆおよび第１整合調整機構３０ｆの電
動機およびロ−タリエンコ−ダ、ならびに、第１パワ−
メ−タ６０ｆの計測制御器を第１組とし、第２出力調整
装置２０ｓおよび第２整合調整機構３０ｓの電動機およ
びロ−タリエンコ−ダ、ならびに、第２パワ−メ−タ６
０ｓの計測制御器を第２組として、第１組と第２組の一
方を、切替スイッチ１００で選択的に、出力調整制御盤
８０に接続するようにした。オペレ−タ入出力用の操作
／表示ボ−ド７０は常時出力制御盤８０に接続されてい
る。

【００４７】図７に、出力調整制御盤８０の構成を示
す。制御盤８０の主体は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ＣＰＵ，シ
ステムコントロ−ラ，不揮発メモリＮＶＲＡＭ，入出力
ポ−トおよび通信コントロ−ラを含むマイクロコンピュ
−タ（ＭＰＵ）８１である。

【００４８】ここで、切替スイッチ１００が、上記第１
組を出力調整制御盤８０に接続していると仮定すると、
第１減速機２３Ａおよび第１透光板２１Ａを含む第１減
光機構２０Ａの電動機２４Ａおよびロ−タリエンコ−ダ
２５Ａは、制御盤８０のモ−タドライバ８２に接続され
ている。ロ−タリエンコ−ダ２５Ａは、第１透光板２１
Ａがホ−ムポジションにあるときに低レベルＬのパルス
（ＨＰパルス）を第１透光板２１Ａの１回転（３６０
度）につき１パルス発生すると共に、第１透光板２１Ａ
の１°／４の回転につき１パルスの回転同期パルスを発
生する。これらＨＰパルスおよび回転同期パルスはモ−
タドライバ８２を介してＭＰＵ８１（の中のＣＰＵ）に
与えられる。

【００４９】第２減速機２３Ｂおよび第２透光板２１Ｂ
を含む第２減光機構２０Ｂの電動機２４Ｂおよびロ−タ
リエンコ−ダ２５Ｂは、制御盤８０のモ−タドライバ８
３に接続されている。ロ−タリエンコ−ダ２５Ｂは、第
２透光板２１Ｂがホ−ムポジションにあるときに低レベ
ルＬのパルス（ＨＰパルス）を第２透光板２１Ｂの１回
転（３６０度）につき１パルス発生すると共に、第２透
光板２１Ｂの１°／４の回転につき１パルスの回転同期
パルスを発生する。これらＨＰパルスおよび回転同期パ
ルスはモ−タドライバ８３を介してＭＰＵ８１に与えら
れる。

【００５０】ｘ調整機構３４の電動機およびロ−タリエ
ンコ−ダは、制御盤８０のモ−タドライバ８４に接続さ
れ、ｚ調整機構３５の電動機およびロ−タリエンコ−ダ
は、制御盤８０のモ−タドライバ８５に接続されてい
る。操作／表示ボ−ド７０は入出力インタ−フェ−ス８
６を介して、パワ−メ−タ６０は通信インタ−フェ−ス
８７を介して、それぞれＭＰＵ８１に接続されている。

【００５１】電源回路Ｃは、電源電圧（商用交流電圧）
が加わる図示しない主電源スイッチに接続されており、
ＭＰＵ８１に、状態監視，デ−タ処理およびデ−タ保持
に必要な動作電圧Ｖｂｃを与える。電源回路Ｂはリレ−
ＲＬｂを介して主電源スイッチに接続され、信号処理，
電気制御等の電気回路動作に所要の動作電圧Ｖｃをシス
テム各部の電気回路に与える。また、電源回路Ａはリレ
−ＲＬａを介して主電源スイッチに接続されモ−タドラ
イバ８２〜８５に、モ−タ通電に所要の駆動電圧Ｖｄを
与える。リレ−ＲＬａ，ＲＬｂは、リレ−ドライバ８
８，８９によってオン／オフされる。オン／オフ指示は
ＭＰＵ８１がリレ−ドライバ８８，８９に与える。

【００５２】操作／表示ボ−ド７０には、第１ヘッド５
０ｆと第２ヘッド５０ｓを選択指定するキ−が備わって
おり、制御盤８０のＭＰＵ８１は、オペレ−タが第１ヘ
ッド５０ｆを選択指定しているときには、切替スイッチ
１００にて、ＭＰＵ８１に、上記第１組（第１出力調整
装置２０ｆ，第１整合調整機構３０ｆおよび第１パワ−
メ−タ６０ｆ）をＭＰＵ８１に接続し、しかも、ＮＶＲ
ＡＭの読み書き領域を、第１ヘッド５０ｆ用の領域（第
１校正表領域）に定める。オペレ−タが第２ヘッド５０
ｓを選択指定しているときには、切替スイッチ１００に
て、ＭＰＵ８１に、上記第２組（第２出力調整装置２０
ｓ，第１整合調整機構３０ｓおよび第２パワ−メ−タ６
０ｓ）をＭＰＵ８１に接続し、しかも、ＮＶＲＡＭの読
み書き領域を、第２ヘッド５０ｓ用の領域（第２校正表
領域）に定める。

【００５３】図８に、ＭＰＵ８１の制御動作の概要を示
す。主電源スイッチのオンにより、電源回路Ｃが動作電
圧Ｖｂｃを発生しＭＰＵ８１に印加すると、ＭＰＵ８１
の図示しない電源オンリセット回路がリセットパルスを
発生し、これに応答してＭＰＵ８１内のＣＰＵが初期化
プログラムをＲＯＭから読出してＲＡＭに書込み、この
初期化プログラムに従って、ＭＰＵ８１の初期化を行な
う（ステップ１）。以下、カッコ内には、ステップとい
う語を省略して、ステップＮｏ．数字のみを記す。この
初期化が終わるとＭＰＵ８１は、操作／表示ボ−ド７０
のディスプレイに、メニュ−を表示する（２）。メニュ
−の内容は、 ０．第１ヘッド／第２ヘッド， １．校正表作成， ２．校正表表示， ３．出力強度設定、および ４．出力強度計測 である。オペレ−タが０．第１ヘッド／第２へッドの
「第１へッド」をクリックすると、ＭＰＵ８１は、切替
スイッチ１００を上記第１組を制御盤８０に接続する設
定として第１ヘッド指定を表わすヘッド指定情報を生成
し、「第２ヘッド」がクリックされると切替スイッチ１
００を上記第２組を制御盤８０に接続する設定に切換え
かつヘッド指定情報も第２ヘッド指定を表わすものに更
新する（ａ１〜ａ４）。オペレ−タが１．校正表作成を
クリックすると（ステップ３，４）、ＭＰＵ８１は「校
正表作成」（５）に進む。

【００５４】「校正表作成」（５）に進むとＭＰＵ８１
は、ヘッド指定情報を参照してそれが第１ヘッド指定で
あると、切替スイッチ１００にて、前記第１組を選択的
に制御盤８０に接続する。そして第１出力調整装置２０
ｆの第１および第２透光板２１Ａ，２１Ｂを、それぞれ
ホ−ムポジションに設定し、第１パワ−メ−タ６０ｆに
パワ−計測を指示して、第２整合調整機構３０ｆにてホ
ルダ３３ｆをｘ方向に直線駆動してその間パワ−メ−タ
６０ｆで出力強度を計測し、直線駆動中の出力強度ピ−
ク点にホルダ３３ｆのｘ位置を定め、次にホルダ３３ｆ
をｚ方向に直線駆動してその間パワ−メ−タ６０ｆで出
力強度を計測し、直線駆動中の出力強度ピ−ク点にホル
ダ３３ｆのｚ位置を定める。ピ−ク点のｘ，ｚ位置に変
化がなくなるまで、ｘ方向の上述のピ−ク点探索および
ｚ方向の上述のピ−ク点探索を繰返す。ピ−ク点のｘ，
ｚ位置に変化が無くなると、そのときメ−タ６０ｆが与
える計測デ−タ（強度デ−タ）を読込む（整合調整）。
読込んだ強度デ−タを、角度基点０°宛てに、ＮＶＲＡ
Ｍに定めた、第１校正表領域に書込む。そして第１およ
び第２透光板２１Ａ，２１Ｂを、それぞれ減衰調整範囲
の始点に設定し上記整合調整を行なって強度デ−タを調
整範囲の始点宛てに、ＮＶＲＡＭの、第１校正表領域に
書込む。そして、１ステップΔａ（例えば２°）づつ、
第１および第２透光板２１Ａ，２１Ｂを減衰調整範囲の
終点に向けて回転駆動し、１ステップの回転毎に上記整
合調整を行なって強度デ−タをステップ積算値ａ＝ΣΔ
ａ宛てに、ＮＶＲＡＭの、第１校正表領域に書込む。こ
れを減衰調整範囲の終点まで行なうと、校正表作成の終
了をディスプレイに表示する。

【００５５】ヘッド指定情報が第２ヘッド指定であった
ときには、切替スイッチ１００にて、前記第２組を選択
的に制御盤８０に接続し、第２出力調整装置２０ｓ，第
２整合調整機構３０ｓおよび第２パワ−メ−タ６０ｓを
用いて、上述と同様にして第２出力調整装置２０ｆの第
１および第２透光板の、ホ−ムポジションならびに減衰
調整範囲の始点から終点までの強度デ−タ計測を行な
い、ＮＶＲＡＭに定めた、第２校正表領域に書込む。

【００５６】オペレ−タが２．校正表表示をクリックす
ると（ステップ３，４−６）、ＭＰＵ８１は「校正表表
示」（７）に進む。「校正表表示」（７）に進むとＭＰ
Ｕ８１は、ヘッド指定情報を参照してそれが第１ヘッド
指定であると、上述の「校正表作成」（５）にて、ＮＶ
ＲＡＭの第１校正表領域に書込んだ、回転角対応の強度
デ−タ群すなわち校正表の、第１〜ｎ番のものを操作／
表示ボ−ド７０のディスプレイに表示し、アップ／ダウ
ンスクロ−ル指示に応答して表示デ−タを更新する。こ
のスクロ−ルによってオペレ−タは、校正表の全デ−タ
を確認することができる。ヘッド指定情報が第２ヘッド
指定であったときには、ＮＶＲＡＭの第２校正表領域の
強度デ−タ群すなわち校正表を、上述と同様に表示す
る。

【００５７】オペレ−タが３．出力強度設定をクリック
すると（ステップ３，４−６−８）、ＭＰＵ８１は出力
強度指定／回転角指定をポップアップ表示し、オペレ−
タが出力強度指定をクリックすると、その後オペレ−タ
が入力する数値を、出力強度指定値として読込む。回転
角指定をクリックすると、その後オペレ−タが入力する
数値を回転角指定値として読込む。出力強度指定値の入
力があったときにはＭＰＵ８１は、ヘッド指定情報を参
照してそれが第１ヘッド指定であったときには、ＮＶＲ
ＡＭの第１校正表領域の校正表から、第２ヘッド指定で
あったときには第２校正表領域の校正表から、出力強度
指定値以下で最近接の強度デ−タＡＬおよびそれが宛て
られた回転角ａＬと、出力強度指定値を越える最近接の
強度デ−タＡＨおよびそれが宛てられた回転角ａＨを読
出して、補間法により、出力強度指定値対応の回転角Ａ
ｏを算出する（８，９，１０）。そして第１および第２
透光板２１Ａ，２１Ｂを、（９０−Ａｏ）°，（−９０
＋Ａｏ）°の回転角に設定する（１１）。回転角指定値
の入力があったときには、回転角指定値をＡｏとする
と、第１へッド指定であるときには第１出力調整装置２
０ｆの、第２ヘッド指定であるときには第２出力調整装
置２０ｓの、第１および第２透光板（２１Ａ，２１Ｂ）
を、（９０−Ａｏ）°，（−９０＋Ａｏ）°の回転角に
設定する（８，９，１３，１１）。

【００５８】以下では、説明を簡易にするために、第１
へッド指定であると仮定して説明する。

【００５９】第１および第２透光板２１Ａ，２１Ｂの回
転駆動によって、それらを透過したレ−ザビ−ムが、レ
−ザ出力ラインＬＢＰｆから２次元（ｘ，ｚ）方向にず
れることが考えられるので、「整合調整」（１２）を行
なう。この「整合調整」（１２）でＭＰＵ８１は、第１
整合調整機構３０ｆにてホルダ３３ｆをｘ方向に直線駆
動してその間第１パワ−メ−タ６０ｆで出力強度を計測
し、直線駆動中の出力強度ピ−ク点にホルダ３３ｆのｘ
位置を定め、次にホルダ３３ｆをｚ方向に直線駆動して
その間パワ−メ−タ６０ｆで出力強度を計測し、直線駆
動中の出力強度ピ−ク点にホルダ３３ｆのｚ位置を定め
る。ピ−ク点のｘ，ｚ位置に変化がなくなるまで、ｘ方
向の上述のピ−ク点探索およびｚ方向の上述のピ−ク点
探索を繰返す。ピ−ク点のｘ，ｚ位置に変化が無くなる
と、該ピ−ク点の強度デ−タと、整合調整終了を、ディ
スプレイに表示する。

【００６０】オペレ−タが４．出力強度計測をクリック
すると（ステップ３，４−６−８−１４）、ＭＰＵ８１
は第１パワ−メ−タ６０ｆで出力強度を計測し（１
５）、計測した強度デ−タをディスプレイに表示する
（１６）。

【００６１】以上のように、オペレ−タは、１．校正表
作成，２．校正表表示，３．出力強度設定、および、
４．出力強度計測をＭＰＵ８１に指示して、自動的にこ
れらを実行させることができる。オペレ−タが第１ヘッ
ドを指定した場合には、上述の１．〜４．の処理は、第
１レ−ザ照射ヘッド５０ｆにレ−ザビ−ムを与える第１
ビ−ム系（ＬＢＰｆ）を対象とするものとなり、第２ヘ
ッドを指定した場合には、第２レ−ザ照射ヘッド５０ｓ
にレ−ザビ−ムを与える第１ビ−ム系（ＬＢＰｓ）を対
象とするものとなる。

【００６２】上述のように、２つのレ−ザ出力をそれぞ
れ個別に調整でき、板厚Ｔ２とＴ１との連接線と、板厚
Ｔ２とＴ３の連接線のそれぞれの溶接に適合した出力に
個々に設定および調整することができる。レ−ザビ−ム
出力強度の調整のための構成が簡単であり、メンテナン
ス性が良好である。レ−ザ出力は調整範囲内において安
定であり、ビ−ムモ−ドの変化がなく、また原理的に光
軸のずれがない。

【００６３】なお、上述の実施例では、レ−ザビ−ム分
割手段として、レ−ザビ−ムの一部が反射し残りが透過
するビ−ムスプリッタ９０を用いたが、他の、定常的又
は時分割でレ−ザビ−ムを分配する手段を用いてもよ
い。例えば、ビ−ムスプリッタ９０を、レ−ザ光源１０
が射出するレ−ザビ−ムを直角に反射する４５°傾斜の
ミラ−と、それをレ−ザ光源１０が射出するレ−ザビ−
ムの行路に対して進退駆動するバイブレ−タに代えて、
レ−ザビ−ムを時分割で第１出力調整装置２０ｆと第２
出力調整装置２０ｓに分配してもよい。

【図面の簡単な説明】

【００６４】

【図１】 本発明の一実施例の設備概要を示す側面図で
ある。

【図２】 図１に示す設備の一部の平面図である。

【図３】 図２に示す門型架台３０７の拡大正面図であ
る。

【図４】 図２に示すレ−ザ光源１０からレ−ザ照射ヘ
ッド５０ｆ，５０ｓに至るレ−ザ溶接システムの構成を
示すブロック図である。

【図５】 図４に示す第１出力調整装置２０ｆの拡大平
面図であり、（ａ）は透光板２１Ａ，２１Ｂをホ−ムポ
ジションに置いた状態を、（ｂ）は減衰調整範囲内に回
転させた状態を示す。

【図６】 図４に示す第１出力調整装置２０ｆの透光板
２１Ａ，２１Ｂを更に拡大してレ−ザビ−ムＬＢの行路
を大きく示す拡大平面図である。

【図７】 図４に示す出力調整制御盤８０の構成概要を
示すブロック図である。

【図８】 図７に示すＭＰＵ８１の出力調整制御の概要
を示すフロ−チャ−トである。

【符号の説明】

【００６５】 ２０ｆ，２０ｓ：第１，第２出力調整装置 ２１Ａ：第１透光板 ２２Ａ：シャフト ２３Ａ：第１減速機 ２４Ａ：電動機 ２５Ａ：ロ−タリエンコ−ダ ２１Ｂ：第２透光板 ２２Ｂ：シャフト ２３Ｂ：第２減速機 ２４Ｂ：電動機 ２５Ｂ：ロ−タリエンコ−ダ θ１：入射角 ３０ｆ，３０ｓ：第１，第２整合調整機構 ３１ｆ，３１ｓ：集光レンズ ３２ｆ，３２ｓ：フェル−ル ３３ｆ，３３ｓ：ホルダ ４１ｆ，４１ｓ：光ファィバ ４２ｆ，４２ｓ：光ファィバケ−ブル ５０ｆ，５０ｓ：第１，第２レ−ザ照射ヘッド ８８，８９：リレ−ドライバ ＲＬａ，ＲＬｂ：リレ−

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−218292（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−58044（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−10971（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−90668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−54903（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−106741（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−129110（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42 G02B 26/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】 【０００１】
1. 【請求項１】 【０００２】隣り合う側端が連接して等速度で連続的に
   移送される３以上のシ−ト間の２以上の連接線のそれぞ
   れを溶接するための２以上のレ−ザ照射ヘッド；レ−ザ
   光源；該レ−ザ光源が射出するレ−ザビ−ムを２以上に
   分割する手段；分割後の各レ−ザビ−ムの出力強度を調
   整するための強度調整手段；および、調整後の各レ−ザ
   ビ−ムを前記レ−ザ照射ヘッドのそれぞれに案内する２
   以上の導光手段；を備える、マルチシ−トの同時連続溶
   接装置において、 前記強度調整手段が、分割後のレ−ザビ−ムの射出方向
   に対して垂直な第１軸を中心に回転可能な、第１軸に平
   行な表裏面を有する第１透光板；第１透光板と実質上同
   一板厚であって、レ−ザ出力方向で第１軸と所定距離離
   れ第１軸に平行な第２軸を中心に回転可能な、第２軸に
   平行な表裏面を有する第２透光板；および、第１および
   第２透光板の回転角を、それらの表面がいずれもレ−ザ
   光源のレ−ザ出力ラインより退避する角度、ならびに、
   それらの表面が２等辺３角形の二等辺上に位置する関係
   に設定する回動機構；を備えることを特徴とする 、マル
   チシ−トの同時連続溶接装置。
2. 【請求項２】 【０００３】前記導光手段の受光端を支持し、それをレ
   −ザ光受光レベルが最大となる、前記射出方向と直交す
   る２次元方向の位置に駆動するための整合調整機構； を更に備える、請求項１記載の、マルチシ−トの同時連
   続溶接装置。
3. 【請求項３】 【０００４】第１および第２透光板の回転角対レーザ出
   力強度のデータを含む校正表を書込むメモリ；および、
   該メモリの校正表を参照して出力強度指定値に対応する
   角度を算出し、前記回転機構を介して該角度に第１およ
   び第２透光板の回転角を設定する制御手段；を更に備え
   る、請求項２記載の、マルチシ−トの同時連続溶接装
   置。