JP4088186B2 - Butting device - Google Patents

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JP4088186B2
JP4088186B2 JP2003095243A JP2003095243A JP4088186B2 JP 4088186 B2 JP4088186 B2 JP 4088186B2 JP 2003095243 A JP2003095243 A JP 2003095243A JP 2003095243 A JP2003095243 A JP 2003095243A JP 4088186 B2 JP4088186 B2 JP 4088186B2
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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1及び第2ワークの縁端が理想溶接線に一致するように第1及び第2ワークの姿勢をそれぞれ補正して、その補正された第1及び第2ワークの縁端同士を突合わせるための突合わせ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車などの車輌を構成する部品のうち、車輌のボディ部品には薄板状の金属板が多用されている。このようなボディ部品には、例えば、材料となる大判の金属板をプレス加工により所望の形状に切り出したものや、或いは、プレス加工により切り出された複数のワーク(被溶接材)を溶接したものが用いられる。ここで、複数のワークを溶接する場合、各ワークはそれぞれ縁端同士が突き合わせられ、その突合わせられた縁端同士がレーザ光により溶接される。この溶接に用いるレーザ光は極めて細い光線であるので、各ワークの縁端同士を確実に密着させて接合不良を防止する必要がある。
【0003】
そこで、本願出願人は、特願2002−96970(未公開)に記載した被溶接物突合わせ方法を提案している。この被溶接物突合わせ方法によれば、第1ワークの左側縁端が基準ピンに突当てられ第1及び第2ワークの理想溶接線に一致するように位置補正された後、その第1ワークがクランプ板により固定される。この固定後、第2ワークは、その左右両側の縁端部分が仮クランプされ、その左右方向の中間部分がベンディングバーの押圧により弾性的に所定量だけ撓められる。
【0004】
第2ワークを撓めた後は、第3ワークの右側縁端が基準ピンに突当てられ第2及び第3ワークの理想溶接線に一致するように位置補正された後、その第3ワークがクランプ板により固定されて、ベンディングバーが鉛直下方へ下降される。すると、第2ワークの撓みが自己の弾性復元力により復元されて、第2ワークの左右両側の縁端が第1ワークの左側縁端と第3ワークの右側縁端とに密着されるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した被溶接物の突合わせ方法では、第1及び第3ワークの縁端のみを基準ピンに突当てて姿勢補正するため、第2ワークについては何ら姿勢補正が施されない。このため、第2ワークが第1及び第3ワークに突き当たる場合、第2ワークの縁端が傾いて、第1ワークや第3ワークの縁端を傷付けてしまうことがあり、これが溶接不良の原因となってしまうという問題点があった。そこで、第2ワークの幅方向両側にガイド部材をそれぞれ設け、そのガイド部材により第2ワークの傾きを矯正する方法も考えられる。
【0006】
しかしながら、第2ワークの加工精度が悪い場合、ガイド部材により第2ワークの幅方向両側をガイドしても、第2ワークの左右両側の縁端が第1及び第2ワークの縁端に対して傾くことがあり、各ワークの縁端間に隙間が生じてしまう。各ワークの縁端同士を溶接するレーザ光は極めて細いので、各ワークの縁端間に隙間があると溶接箇所に接合不良が生じてしまうという問題点があった。また、寸法精度や形状精度が悪い第2ワークをガイド部材により無理にガイドすると、第2ワークに歪みが生じて、第1ワークや第3ワークとの突合わせ時の密着度が低下してしまうという問題点もあった。
【0007】
また、上記した被溶接材の突合わせ方法では、機械式バネやエアシリンダで作動するクランプ板により各ワークを基準ベースに押圧する固定方式を採用しているため、基準ベースや機械式バネやエアシリンダを支持するフレーム構造を、機械式バネやエアシリンダによる押圧力やその反力に耐え得る剛性強度に製作する必要があり、その分、装置全体としてフレーム構造が大型化してしまうという問題点があった。
【0008】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、装置全体を小型化できると共に、第1及び第2ワークの寸法精度の如何によらず、第1及び第2ワークの突合わせ前における第1及び第2ワークの位置決め精度を向上でき、且つ、その第1及び第2ワークの突合わせ時における第1及び第2ワークの各縁端同士の密着性を向上できる突合わせ装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項1記載の突合わせ装置は、第1及び第2ワークの縁端が理想溶接線に一致するように第1及び第2ワークの姿勢をそれぞれ補正して、その補正された第1及び第2ワークの縁端同士を突合わせるものであり、前記理想溶接線を境目に一方側に配設されると共に第1ワークを吸着する磁石とその磁石に対向配置される強磁性体とを有し、その強磁性体及び磁石間に第1ワークを介在させる第1クランプと、前記理想溶接線を境目に他方側に配設されると共に第2ワークを吸着する磁石とその磁石に対向配置される強磁性体とを有し、その強磁性体及び磁石間に第2ワークを介在させる第2クランプと、その第2及び第1クランプ間に配置可能で、その第1クランプ側の端面に形成され前記理想溶接線に略一致する輪郭を有する第1基準面と前記第2クランプ側の端面に形成され前記理想溶接線に一致する輪郭を有する第2基準面とを有する基準ガイドと、その基準ガイドが第1及び第2ワーク間に配置される当接位置と前記基準ガイドが第1及び第2ワーク間に存在しない退避位置との間で前記基準ガイドを移動させるガイド移動手段と、そのガイド移動手段により前記基準ガイドが当接位置に配置される場合にはその基準ガイドへ向けて、及び、その基準ガイドが前記ガイド移動手段により退避位置に配置される場合には前記理想溶接線へ向けて、前記第1及び第2クランプを相対移動させるクランプ移動手段と、そのクランプ移動手段により移動される前記第1及び第2クランプの各磁石の磁力を調節する磁気調節手段とを備えている。
【0010】
この請求項1記載の突合わせ装置によれば、第1ワークは、第1クランプの磁石と強磁性体との間に介在され、その磁石により磁化されて吸着される。ここで、ガイド移動手段により基準ガイドが当接位置に配置された場合、第1ワークの縁端は基準ガイドの第1基準面に対向される。この状態で、クランプ移動手段により第1クランプが基準ガイドへ向けて相対移動されると、第1基準面には第1ワークの縁端が突当てられる。この際に、第1クランプの磁石の磁力は磁気調節手段により弱められ、その磁石上で第1ワークが摺動可能な状態とされる。このため、第1ワークの縁端が第1基準面に対して傾いている場合、第1ワークが第1基準面に突き当り磁石上を摺動することで、第2ワークは、それの縁端と第1基準面の輪郭とが合致するように姿勢が補正される。
【0011】
一方、第2ワークは、第2クランプの磁石と強磁性体との間に介在され、その磁石により磁化されて吸着される。ここで、ガイド移動手段により基準ガイドが当接位置に配置された場合、第2ワークの縁端は基準ガイドの第2基準面に対向される。この状態で、クランプ移動手段により第2クランプが基準ガイドへ向けて相対移動されると、第2基準面には第2ワークの縁端が突当てられる。この際に、第2クランプの磁石の磁力は磁気調節手段により弱められ、その磁石上で第2ワークが摺動可能な状態とされる。このため、第2ワークの縁端が第2基準面に対して傾いている場合、第2ワークが第2基準面に突き当り磁石上を摺動することで、第2ワークは、それの縁端と第2基準面の輪郭とが一合致するように姿勢に補正される。
【0012】
理想溶接線は、第1及び第2ワークを溶接する場合の溶接方向を示す理想線であるため、第1ワークの縁端と第2ワークの縁端とを正確に突合わせた場合における両ワークの境界線と一致する。ここで、第1及び第2基準面はともにこの理想溶接線に略一致する輪郭を有するので、第1基準面の輪郭は第2ワークの縁端形状に略一致する形状となり、第2基準面の輪郭は第1ワークの縁端形状に略一致する形状となる。よって、第2ワークの縁端の代用である第1基準面に第1ワークの縁端を突当てれば、第1ワークの縁端を第2ワークの縁端に合致する向きに補正でき、また、第1ワークの縁端の代用である第2基準面に第2ワークの縁端を突当てれば、第2ワークの縁端を第1ワークの縁端に合致する向きに補正できるのである。
【0013】
このようにして、各ワークの姿勢を補正した後は、第1及び第2クランプの各磁石の磁力が磁気調節手段により強められ、その各磁石に対向する各強磁性体が磁化される。すると、各磁石と各強磁性体との間や、各磁石に吸着された各ワークと各強磁性体との間に磁気引力が生じ、各ワークが各クランプの磁石と強磁性体との双方に吸着された状態で強固に拘束される。その後、基準ガイドがガイド移動手段により退避位置へ移動されると、第1及び第2クランプはクランプ移動手段により理想溶接線へ向けて接近するように相対移動され、この結果、第1及び第2ワークの縁端同士が因り正確に合致した状態で突き合わせられる。
【0014】
請求項2記載の突合わせ装置は、請求項1記載の突合わせ装置において、前記第1及び第2クランプの磁石及び強磁性体は、第1及び第2ワークの縁端の近傍にそれぞれ配設され、前記理想溶接線の延長方向にそれぞれ延設されている。
【0015】
請求項3記載の突合わせ装置は、請求項1又は2に記載の突合わせ装置において、前記第1及び第2クランプは、前記基準ガイドが当接位置に配置される状態にて前記クランプ移動手段を実行する場合、前記磁石と前記強磁性体との間にワークの厚みより大きな遊間が設けられている。
【0016】
請求項4記載の突合わせ装置は、請求項3記載の突合わせ装置において、前記第1及び第2クランプは、前記磁石と前記強磁性体との間に確保される前記遊間の幅を調節する遊間調節手段を備えている。
【0017】
請求項5記載の突合わせ装置は、請求項3又は4に記載の突合わせ装置において、前記第1及び第2クランプは、前記磁石を前記強磁性体へ向けて移動可能に保持する保持部材と、前記磁石を前記強磁性体から離間する方向へ付勢する付勢部材とを備え、その付勢部材による付勢によって、前記第1及び第2クランプの前記磁石と前記強磁性体との間に設けられる前記遊間を確保するものである。
【0018】
この請求項5記載の突合わせ装置によれば、請求項3又は4に記載の突合わせ装置と同様に作用する上、各ワークを各クランプの磁石及び強磁性体間に拘束する場合、磁石の磁力は磁気調節手段により弱磁力から付勢部材の付勢力を越える強磁力に切り換えられる。すると、各磁石に対向する強磁性体が磁化され、その磁化された各強磁性体と各磁石に吸着された各ワークとの間に付勢部材の付勢力を越える磁気引力が発生する。この磁気引力によって、保持部材により保持された各磁石は、付勢部材の付勢力に抗して強磁性体へ向けて移動し、各強磁性体側へ引き寄せられる。この引き寄せによって、第1及び第2クランプの磁石及び強磁性体間の遊間は縮小され、各ワークは各クランプの磁石と強磁性体とに磁力により吸着して強固に拘束される。
【0019】
請求項6記載の突合わせ装置は、請求項5記載の突合わせ装置において、前記第1及び第2クランプには、前記理想溶接線の延長方向に複数の前記磁石が隣接して並設され、その複数の磁石は、前記保持部材によってそれぞれ独立に保持され、前記付勢部材によりそれぞれ独立に付勢されている。
【0020】
請求項7記載の突合わせ装置は、請求項1から6のいすれかに記載の突合わせ装置において、前記磁気調節手段は、前記基準ガイドが退避位置に配置される状態にて前記クランプ移動手段を実行する場合、第1ワーク及び第2ワークの縁端間に磁気引力を生じるように、第1ワークが吸着される第1クランプの磁石と、第2ワークが吸着される第2クランプの磁石とを、それぞれ磁化させるものである。
【0021】
請求項8記載の突合わせ装置は、請求項1から7のいすれかに記載の突合わせ装置において、前記第1及び第2クランプには互いに対向する前記磁石及び強磁性体を連結する連結部材がそれぞれ設けられている。
【0022】
請求項9記載の突合わせ装置は、請求項1から8のいずれかに記載の突合わせ装置において、前記磁石は通電量に応じて磁力が変化する電磁石を備え、前記磁気調節手段はその電磁石への通電量を制御するものである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の突合わせ装置の一実施例であるクランプマシン2を装備したレーザ溶接機1の正面図(前面図)である。図1に示すように、このレーザ溶接機1は、主に、鋼板等の薄板状の強磁性体で形成された溶接対象物(以下、「ワーク」と称す)を所定の溶接位置に位置決めして固定するクランプマシン2と、そのクランプマシン2により固定されるワークをレーザ光で溶接する溶接ユニット3とを備えている。
【0024】
クランプマシン2の下部にはx軸方向に延設される載置テーブル4が配設されており、この載置テーブル4の上面にはワークが載置可能とされている。載置テーブル4はy軸方向へ移動可能な移動フレーム5により下方から支持されており、この移動フレーム5は基礎フレーム6により下方から支持されている。基礎フレーム6は、クランプマシン2の土台となるフレーム構造体であり、床面上に設置されている。
【0025】
基礎フレーム6のx軸方向両側上面には、その基礎フレーム6のy軸方向に延設されるガイドレール8,8がそれぞれ配設され、このガイドレール8,8に移動フレーム5が載架されている。ガイドレール8,8は、移動フレーム5をy軸方向へ案内するものであり、このガイドレール8,8の間であって基礎フレーム6のx軸方向中央にはサーボモータ9が配設されている。サーボモータ9は、ガイドレール8,8上の移動フレーム5をy軸方向へ往復移動させる駆動装置である。
【0026】
クランプマシン2の上部であって載置テーブル4の上方には、その載置テーブル4の上面と対向してマグネットユニット10が配設されている。マグネットユニット10は、マグネット(磁石)の磁力により強磁性体であるワークを磁気誘導により磁化して吸着させるためのものである。マグネットユニット10は載置テーブル4より横長な移動フレーム11に吊設され、この移動フレーム11にはx軸方向に間隔を隔てて2本のガイドロッド12,12が配設されている。
【0027】
ガイドロッド12,12はマグネットユニット10のy軸方向移動を案内する軸状体である。このガイドロッド12,12は、その軸芯がy軸方向を向いた状態で移動フレーム11にそれぞれ挿嵌されており、このガイドロッド12,12の一端部(図1紙面に対する奥側)にマグネットユニット10が連結されている。また、移動フレーム11には、各ガイドロッド12,12の内側にエアシリンダ13,13がそれぞれ配設されており、このエアシリンダ13,13は、マグネットユニット10をy軸方向に移動させる駆動装置である。
【0028】
移動フレーム11の上方にはx軸方向に延びる梁状体である横架フレーム14が配設されており、横架フレーム14は、移動フレーム11が吊設されるものである。この横架フレーム14の下縁にはガイドレール15がx軸方向に延設されており、このガイドレール15には、移動フレーム11の上部が吊着されている。また、移動フレーム11の前面には複数の歯を有するラック16がx軸方向に延設されており、このラック16は歯車であるピニオン17と歯合されている。
【0029】
サーボモータ18は、ラック16に歯合するピニオン17を回転させて移動フレーム11をx軸方向へ往復移動させる駆動装置であり、横架フレーム14のx軸方向中央に固定設置されている。また、横架フレーム14は、クランプマシン2とx軸方向に並設される前段テーブル19の上方にまで延長されている。前段テーブル19は、その上面に溶接前のワークを載置するものであり、この前段テーブル19には、載置されたワークを下方から押し上げるプッシュロッド20が複数本配設されている。更に、横架フレーム14の上縁にはx軸方向に延びるガイドレール21が配設されており、このガイドレール21には、溶接ユニット3が載上されている。図7には、溶接ユニット3の構造がより詳細に図示されている。
【0030】
図7に示すように、溶接ユニット3は、レーザ光線を照射するレーザヘッド3aと、そのレーザヘッド3aを支持する支持体3bと、その支持体3bをxyz空間内で移動させるヘッド移動装置3c(図1参照)と、そのヘッド移動装置3cにより支持体3bがx軸方向へ移動する際にレーザヘッド3aから照射されるレーザ光を2枚のワークの縁端同士を突合わせた突合わせ部(シーム部)に追従するようにトラッキング制御するトラッキングドライバ3dと、シーム部のy軸及びz軸方向位置を検出するためのレーザセンサ3eとを有した溶接ユニットである。この溶接ユニット3によれば、溶接時においてレーザヘッド3aの支持体3bは、ヘッド移動装置3cによりx軸方向上流側(図7右側)から下流側(図7左側)へ移動され、その移動と共にレーザヘッド3aからレーザ光を照射して溶接を行うものである。
【0031】
レーザセンサ3eは、レーザヘッド3aからx軸方向下流側(図7左側)に所定距離(例えば50mm程度)離間した位置に配設されている。このレーザセンサ3eは、y軸方向幅が最大11.5mmのレーザ光を自己の直下に位置するワークのシーム部に照射でき、その反射光をCCD受光素子にて受光することによりワークのシーム部のy軸方向位置と、レーザセンサ3aからワークのシーム部までのz軸方向高低差とを検出することができる。ここで、レーザセンサ3eは、自己が照射したレーザ光の反射光をCCD受光素子で受光するので、ワーク表面の光反射率に関わらず高い検出精度を確保できる。
【0032】
また、レーザセンサ3eは、ワークW1,W2(図14参照)の厚みt1,t2が異なる場合に生じる段差をレーザ光の反射光を用いて検出し、その段差の位置からワークW1,W2の縁端E1,E2の突合わせ部であるシーム部のy軸及びz軸方向位置を検出するものである。トラッキングドライバ3dは、溶接開始時にレーザセンサ3eの検出結果に基づいてレーザヘッド3aからシーム部までのz軸方向の距離を調整する一方、溶接が開始されると、レーザセンサ3eにより検出されたシーム部のy軸方向位置に基づいて、その後のレーザヘッド3aの移動先を演算して、x軸方向へ移動するレーザヘッド3aのy軸方向位置をシーム部に追従するように制御(トラッキング制御)するものである。
【0033】
図1に戻って説明する。溶接ユニット3は、レーザヘッド3aの支持体3bをx軸方向へ移動させるためのボールねじ軸22と、ボールねじナット23と、サーボモータ24とを備えており、これらはヘッド移動装置3cの一部を構成している。溶接ユニット3の支持体3bにはボールねじ軸22が螺合されるボールねじナット23が取着されている。ボールねじ軸22及びボールねじナット23は、ねじ軸22のおねじとナット23のめねじとを複数の玉で結合する「ボールねじ」であり、そのボールねじ軸22には、横架フレーム14上に配設されたサーボモータ24が連結されている。サーボモータ24は、ボールねじナット23に螺合するボールねじ軸22を回転させて、溶接ユニット3の支持体3bをx軸方向へ往復移動させる駆動装置である。
【0034】
図2は、図1のII−II線における部分的な側断面図であり、載置テーブル4より下側の部位のみを図示している。尚、図2中の1点鎖線は、載置テーブル4,4’にそれぞれ載置されるワークW1,W2の縁端同士を突合わせた場合にその両縁端が一致すべき理想位置を示した基準線z0を、図中の2点鎖線は突合わせ溶接される二枚一組の溶接対象物であるワークW1,W2を、それぞれ示している。また、基準線z0はz軸と平行な直線である。
【0035】
図2に示すように、載置テーブル4は、その載置テーブル4に比べてy軸方向に長尺な載置テーブル4’とy軸方向に並設され、その載置テーブル4’とは反対側の端部に補助テーブル4”が取着されている。これらの載置テーブル4,4’及び補助テーブル4”は、その上面に複数のフリーベア25がそれぞれ取着され、各フリーベア25の頂部は略面一とされている。複数のフリーベア25は、頂部が外部に露出された球体を転動可能に保持した部材であり、その複数のフリーベア25の球体頂部によりワークW1,W2の下面を支持するものである。よって、ワークW1,W2が載置テーブル4,4’及び補助テーブル4”上を摺動する場合にはフリーベア25の球体が転動するので、ワークW1,W2の下面の損傷を防止できる。また、フリーベア25は球体の頂部にてワークW1,W2の下面に点接触するので、各ワークW1,W2とフリーベア25との間の摩擦抵抗も低減できる。
【0036】
また、載置テーブル4,4’の下方には上記した移動フレーム5が1基ずつ配設されており、2基の移動フレーム5,5はともに上記した一対のガイドレール8,8(図1参照)に載架されている。基礎フレーム6のy軸方向両端部には、上記したサーボモータ9がそれぞれ1基ずつ配設されており、一方のサーボモータ9(図2右側)は載置テーブル4を支持する移動フレーム5を、他方のサーボモータ9(図2左側)は載置テーブル4’を支持する移動フレーム5を、それぞれy軸方向に往復移動させる駆動装置である。
【0037】
また、移動フレーム5,5には、基準線z0から所定長さ隔ててエアシリンダ26,26がそれぞれ配設されており、このエアシリンダ26,26の各シリンダロッドには、先端が各載置テーブル4,4’の上面から突出される係合ロッド27,27の下端が連結されている(図7参照)。また、移動フレーム5,5の対向面間には間隙が設けられており、この間隙には、ワークW1,W2の縁端同士を基準線z0で突合わせる前にワークW1,W2の各縁端の向きを補正するために用いられる基準ガイドブロック28が配設されている。
【0038】
図3は、図1のIII−III線における部分断面図であり、図中の一点鎖線は、載置テーブル4、4’にそれぞれ載置されるワークW1,W2の縁端同士を突合わせる場合、その突合わせられた両縁端が一致すべき理想的位置である基準線x0を示しており、この基準線x0はx軸と平行な直線であり、上記した基準線z0と同一平面(x−z平面)内に存在する。
【0039】
図3に示すように、載置テーブル4,4’にはy軸方向に複数のフリーベア25が等間隔に配列され、更に、そのフリーベア25の配列がx軸方向に平行かつ等間隔で複数並設されている。載置テーブル4,4’には、基準線x0の延長方向に平面視長方形状の支持ブロック29,29がそれぞれ延設されている。支持ブロック29,29は、マグネットユニット10,10(図5参照)と共にワークW1,W2を挟み込んでクランプ(固定)するものであり、各ブロック29,29の対向する縁辺が基準線x0と平行とされている。各支持ブロック29,29はともに鋼材などの強磁性体(強磁性材料)で形成されており、後述するマグネットユニット10,10の磁力により磁気誘導を生じて磁化される特性を有している。また、支持ブロック29,29のx軸方向両側には上記した係合ロッド27がそれぞれ配設され、クランプマシン2には合計4本の係合ロッド27が配設されている。
【0040】
図4は、図1のIV−IV線における部分断面図である。図4に示すように、支持ブロック29,29の上面はともに略水平で且つ略面一とされている。また、各支持ブロック29,29の上方にはマグネットユニット10がそれぞれ1基ずつ配設されている。各マグネットユニット10,10の下端部には、支持ブロック29,29の上面にそれぞれ対向配置されるクランプ板30,30が取着され、クランプ板30,30の下面と支持ブロック29,29の上面とは略平行とされている。クランプ板30,30は、マグネットユニット10,10の中でワークW1,W2に直接吸着する部材であり、磁気誘導により磁化される強磁性体で形成されている。
【0041】
また、移動フレーム5,5の下部にはボールねじナット32が1基ずつ固着され、各ボールねじナット32,32には、y軸方向に軸芯が向いたボールねじ軸31が1本ずつ螺合されている。この2本のボールねじ軸31,31は、その基準線z0側の端部が軸受33,33により枢支される一方、その反基準線z0側の端部がそれぞれ異なるサーボモータ9,9に連結されている。このため、サーボモータ9,9を回転駆動することにより、載置テーブル4,4’は、y軸方向へ往復移動できるのである。
【0042】
図5は、図1のV−V線における部分断面図であり、基準ガイドブロック28が退避位置にある状態を示している。図5に示すように、上記した横架フレーム14の下端面のy軸方向両側には上記したガイドレール15がそれぞれ1本ずつ配設され、この2本のガイドレール15,15によって移動フレーム11がx軸方向へ移動可能に横架フレーム14の下方に吊設されている。また、移動フレーム11には、一対のガイドレール15,15の下方に梁部11a,11bがそれぞれ設けられている。梁部11aには、上記したガイドロッド12が貫通して挿嵌されており、そのガイドロッド12の基準線z0側の端部(図5左側)にはブラケット34が取着されている。
【0043】
ブラケット34は、マグネットユニット10を吊下げた状態で支持するものである。このブラケット34には、z軸方向に軸芯が向いたガイドロッド35がz軸方向に摺動可能に挿嵌されており、このガイドロッド35の下端にはマグネットユニット10の上部が取着されている。よって、マグネットユニット10は、ガイドロッド12及びガイドロッド35によりy軸およびz軸方向に往復移動可能とされている。また、梁部11bには、梁部11aと同様に、上記したガイドロッド12、ブラケット34、ガイドロッド35及びマグネットユニット10が装着されており、梁部11aに装着される各部材12,34,35,10と、梁部11bに装着される各部材12,34,35,10とは、基準線z0に関して対称とされている。
【0044】
基準ガイドブロック28のy軸方向両端面には基準面28aと基準面28bとが形成されている。基準面28aは、一方のワークW1(図5右側)の縁端が突当てられる端面であり、基準面28bは、他方のワークW2(図5左側)の縁端が突当てられる端面である。この基準面28a及び基準面28bは、互いに反対方向を向き且つ互いに平行な滑面状に形成されている。
【0045】
図6(a)は、図5のVI−VI線における断面図であり、基準ガイドブロック28の各基準面28a,28bの輪郭形状とワークW1,W2の縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面(x−y平面)図である。図6(a)に示すように、ワークW1の縁端E1とワークW2の縁端E2とは共にほぼ直線状の輪郭を有している。このため、かかるワークW1,W2の縁端E1,E2同士の突合わせ溶接では、その理想溶接線Lが基準線x0と一致する直線となる。かかる場合、基準ガイドブロック28の基準面28a及び基準面28bは理想溶接線Lの軌跡と一致する直線状の輪郭に形成される。この基準面28a,28bにワークW1,W2の各縁端E1,E2が突当てられると、各縁端E1,E2の向きが互いに平行となるようにワークW1,W2の姿勢が補正されるのである。
【0046】
図7は、図2のVII−VII線における断面図である。なお、図2のVII’−VII’線における断面図は、図7を左右反転したものと略同一であるので、その説明を省略する。
【0047】
図7に示すように、横架フレーム14に吊設される移動フレーム11は、そのx軸方向中央に上記したブラケット34が配設されている。ブラケット34はx軸方向に長尺状に形成されており、その長手方向両端部に上記したガイドロッド35がそれぞれ1本ずつ挿嵌されている。移動フレーム11には、2本のガイドロッド35,35の内側に一対のエアシリンダ36,36が配設されており、この一対のエアシリンダ36,36は、マグネットユニット10をz軸方向に往復移動させる駆動装置である。
【0048】
このエアシリンダ36,36のシリンダロッド36a,36aはz軸下方へ突出され、各シリンダロッド36a,36aの先端にはマグネットユニット10の上部が取着されている。このマグネットユニット10にはx軸方向に複数枚(例えば合計11板)のクランプ板30が若干の隙間(数mm程度)を隔てて隣接して並設されており、複数枚のクランプ板30が支持ブロック29のx軸方向ほぼ全域に渡って設けられている。ここで、図8を参照して、マグネットユニット10の詳細について説明する。
【0049】
図8(a)は、図7に示すマグネットユニット10を部分的に断面視した拡大図である。図8(a)に示すように、マグネットユニット10は、その筐体40に複数基(例えば合計11基)の磁石モジュール41がx軸方向に並設されており、各磁石モジュール41は、クランプ板30が下端に取着される磁石本体42と、その磁石本体42を筐体40にz軸方向へ上下動可能に吊設するホルダ部材43とを備えている。磁石本体42は強磁性体で形成された略円柱状体であり、その軸芯がz軸方向を向いている。磁石本体42の内部には、その磁石本体42の中心軸周りに軸芯部42aが設けられ、この軸芯部42aの外周にコイル42bが巻回されている。尚、各磁石モジュール41は個々に独立したものである。
【0050】
磁石本体42によれば、コイル42bの外周に円筒状の外壁部42cが設けられており、この外壁部42cと軸芯部42aとが一体形成され、この軸芯部42a及び外壁部42cの下端にはクランプ板30の上面が当接して取着されている。よって、コイル42bに通電すると、軸芯部42a、外壁部42c及びクランプ板30が磁化されるのである。また、磁石本体42は、筐体40の底板40bに設けられた円筒状のスリーブ44内にz軸方向へ摺動可能に内設され、この磁石本体42の上方には磁石本体42の上端面と間隔を隔てて筐体40の天板40aが設けられている。
【0051】
ホルダ部材43は、磁石本体42と連結されるロッド43aと、そのロッド43aを付勢する弾性スプリング43bと、その弾性スプリング43bをロッド43aに係止する係止ナット43cとを備えている。ロッド43aの下端には磁石本体42の上端が取着されており、このロッド43aの上端部は天板40aを貫通して筐体40の上方へ突出されている。このロッド43aの上端部には、係止ナット43cが螺合され、この係止ナット43cと天板40aとの間に圧縮バネで構成された弾性スプリング43bが介装されている。この弾性スプリング43bの弾性復元力によって、磁石モジュール41はz軸方向上方(支持ブロック29から離間する方向)へ向けて付勢されている。
【0052】
図8(b)は、図8(a)のB−B線における断面図である。図8(b)に示すように、筐体40の天板40aには、各磁石モジュール41に対応して1本ずつ調節ボルト45が複数螺合され、この各調節ボルト45の頭部は天板40aから各磁石本体42の上端面へ向けて突出されている。しかも、調節ボルト45の頭部には磁石本体42の上端面が当接しており、磁石本体42のz軸方向上方へ向けた移動を規制している。よって、この調節ボルト45の突出量を調節することにより、クランプ板30のz軸方向の位置を変更でき、クランプ板30と支持ブロック29間の遊間85,86(図10参照)の幅を、ワークW1,W2の厚みt1,t2に応じて変更することもできるのである。
【0053】
図7に戻って説明する。マグネットユニット10のx軸方向両側には、その支持ブロック29のx軸方向両側から突出される係合ロッド27,27との対向位置にブラケット37,37が配設されており、各ブラケット37には係合ロッド27を挿入可能な係合孔37aが穿設されている。上記したエアシリンダ26により係合ロッド27を上方へ突出させ係合孔37aに挿入すると、係合ロッド27とブラケット37とが係合されるので、かかる係合によりz軸方向上下に対向配置される載置テーブル4’とマグネットユニット10とを一体的に連結することができる。
【0054】
更に、基準ガイドブロック28は、クランプマシン2のx軸方向に左右対称に一対配設されている。各基準ガイドブロック28のx軸方向両側からは軸芯がz軸方向を向いたガイドロッド38,38が下方に垂設されており、このガイドロッド38,38は、基礎フレーム6に摺動可能にそれぞれ取着されている。2本のガイドロッド38,38の間には、基礎フレーム6に固定されたエアシリンダ39が配設されており、このエアシリンダ39は基準ガイドブロック28をz軸方向へ昇降させる駆動装置である。このエアシリンダ39はシリンダロッド39aがz軸上方へ突出され、そのシリンダロッド39aの先端は基準ガイドブロック28の下部に連結されている。
【0055】
図9は、レーザ溶接機1の電気的構成を示したブロック図である。レーザ溶接機1は、クランプマシン2の各部位の位置制御やトルク制御を行う制御ユニット50を備え、この制御ユニット50は、主に、CPU51と、ROM52と、RAM53と、入出力ポート54と、モニタ55と、入力ユニット56と、インターフェイス57とを備えている。制御ユニット50のCPU51、ROM52、RAM53は、バスラインを介して相互に接続されており、このバスラインは、入出力ポート54にそれぞれ接続されている。入出力ポート54には、更にモニタ55と、入力ユニット56と、インターフェイス57と、モータドライバ58〜60と、電流検出回路61,62と、エンコーダ63〜65と、電磁弁ドライバ66と、マグネットドライバ83,84とが接続されている。
【0056】
CPU51は、ROM52に記憶されている制御プログラムに従って入出力ポート54に接続された各部を制御し、クランプマシン2及び溶接ユニット3の各部の動作を実行する演算装置である。ROM52は、このレーザ溶接機1で実行される制御プログラムや固定値データなどを格納した書換え不能な不揮発性メモリであり、RAM53は、レーザ溶接機1の各動作の実行時に各種のデータを一時的に記憶するための書換可能な揮発性メモリである。このRAM53には、移動フレーム5を駆動するサーボモータ9をトルク制御する場合に、そのサーボモータ9の出力を最大トルク値未満に制限するために設定される制限トルク値を記憶するための制限トルク値メモリ53aが設けられている。なお、RAM53は、図示しないバックアップ電源により常時電力供給されており、RAM53に記憶されるデータはレーザ溶接機1の電源オフ後も保持される。
【0057】
モニタ55は、レーザ溶接機1の動作制御時に必要となる各種のパラメータの設定状況や、その他のレーザ溶接機1に関する各種情報を表示するための表示装置であり、入力ユニット56は、各種パラメータの入力操作や、レーザ溶接機1を手動操作する場合に作業員により操作されるものである。また、インターフェイス57は、クランプマシン2によりクランプされたワークW1,W2をレーザ光により溶接する溶接ユニット3との間で各種信号やデータを送受信するためのものであり、溶接ユニット3と接続されている。
【0058】
モータドライバ58,59は、直流電動機であるサーボモータ9の駆動電流を制御する駆動回路であり、モータドライバ60は、直流電動機であるサーボモータ18の駆動電流を制御する駆動回路である。モータドライバ58,59の出力端には、サーボモータ9,9がそれぞれ1基ずつ接続されると共に、そのモータドライバ58,59から各サーボモータ9,9へ流れる電流値を検出する電流検出回路61,62が接続されている。各サーボモータ9,9の出力トルク値は、この電流検出回路61,62による検出電流値に基づいて求めることができる。
【0059】
エンコーダ63〜65は、サーボモータ9,9,18の回転変位を検出するためのセンサであり、このエンコーダ63〜65により検出された回転変位に基づいて、載置テーブル4,4’のy軸方向座標値や、マグネットユニット10,10のx軸方向座標値を求めることができる。制御ユニット50では、この求められた座標値に基づいて、サーボモータ9,9,18の回転量を調節して、載置テーブル4,4’(又は移動フレーム5,5)やマグネットユニット10,10(又は移動フレーム11)を目標位置に位置制御している。
【0060】
電磁弁ドライバ66は、4基のエアシリンダ13、4基のエアシリンダ26,4基のエアシリンダ36及び4基のエアシリンダ39にそれぞれ1基ずつ接続される電磁弁67〜82を制御する駆動回路である。また、電磁弁67〜82は、各エアシリンダ13,26,36,39のシリンダロッドを往復動作させるために圧縮空気の供給経路を切り換えると共に、その圧縮空気の供給停止して各エアシリンダ13,26,36,39のシリンダロッドを遊動可能にするものである。また、マグネットドライバ83,84は、マグネットユニット10,10の各磁石モジュール41への通電量を調節して、各磁石モジュール41が生じる磁力を変更するための回路である。
【0061】
次に、上記のように構成されたレーザ溶接機1の動作について説明する。以下の説明で用いる図10から図14は、図5に示したレーザ溶接機1の各部が動作した場合における断面図である。まず、サーボモータ18が回転され、移動フレーム11がx軸方向上流側(図1右側)へ移動されて、移動フレーム11が前段テーブル19の上方位置(図1中の2点鎖線)で位置決めされる。前段テーブル19上にはy軸方向に並べられた2枚のワークW1,W2(図示せず)が載置されており、移動フレーム11の停止後、エアシリンダ36,36,36,36によりマグネットユニット10,10が下降されて、マグネットドライバ83,84によりマグネットユニット10,10の各磁石モジュール41に通電がなされる。
【0062】
一方、この通電と共に、複数本のプッシュロッド20によるワークW1,W2の押し上げを行うと、一方のマグネットユニット10の各クランプ板30にワークW1が吸着され、他方のマグネットユニット10の各クランプ板30にはワークW2が吸着される。この吸着後、エアシリンダ36,36,36,36によりマグネットユニット10,10を上昇させ、且つ、プッシュロッド20を下降させると、ワークW1,W2が前段テーブル19の上方に吊り上げられる。ワークW1,W2の吊り上げ後、サーボモータ18が回転され、移動フレーム11がx軸方向下流側(図1左側)へ移動されて、移動フレーム11が載置テーブル4,4’の上方位置(図1中の実線)で位置決めされると、レーザ溶接機1は、図5に示した状態となる。
【0063】
図5に示した状態において、4本の係合ロッド27(図3参照)の上方には上記した4つブラケット37の係合孔37aがそれぞれ位置決めされており、4基のエアシリンダ26によって、4本の係合ロッド27が最上位置に上昇されると、各係合孔37aに各係合ロッド27が挿入されて、互いに対向する係合ロッド27とブラケット37同士が係合される。この結果、図5において基準線z0よりy軸方向上流側(図5右側)に配設される載置テーブル4とマグネットユニット10とが一体的に連結され、図5において基準線z0よりy軸方向下流側(図5左側)に配設される載置テーブル4’とマグネットユニット10とが一体的に連結される。
【0064】
この後、電磁弁67〜70が電磁弁ドライバ66により中立状態に切り換えられると、各エアシリンダ13,13,13,13はシリンダロッドがy軸方向へ遊動可能な状態となる。この結果、載置テーブル4,4’を支持する移動フレーム5,5がサーボモータ9,9によりy軸方向へ移動される場合に、一方のマグネットユニット10(図5右側)が載置テーブル4と一緒に、他方のマグネットユニット10(図5左側)が載置テーブル4’と一緒に、y軸方向へ移動自在な状態となるのである。しかも、ワークW1,W2の突合わせ時に、マグネットユニット10,10が載置テーブル4,4’に対して相対的にy軸方向へ位置ズレすることがなく、その結果、ワークW1,W2の突合わせ精度を確保できる。
【0065】
その後、エアシリンダ36,36,36,36によりマグネットユニット10,10が最下位置まで下降されると、レーザ溶接機1は、図10に示す状態となる。図10に示すように、マグネットユニット10,10が最下位置に至った状態で、ワークW1を挟んで対向するクランプ板30及び支持ブロック29間にはワークW1の厚みt1より大きな遊間85が確保され、ワークW2を挟んで対向するクランプ板30及び支持ブロック29間にはワークW2の厚みt2より大きな遊間86が確保されている。
【0066】
そこで、遊間85,86を確保したまま、エアシリンダ39,39によって、基準ガイドブロック28を図10に示した最下位置(退避位置)から図11に示した最上位置(当接位置)まで上昇させると、図11に示すように、基準ガイドブロック28の基準面28aがワークW1の縁端E1と対向される一方、基準面28bがワークW2の縁端E2と対向される。図11に示すように、ワークW1,W2は、その縁端E1、E2が支持ブロック29,29の先端面及びクランプ板30,30の先端面より基準ガイドブロック28配設側に突出された状態でクランプ板30,30にそれぞれ吸着されている。
【0067】
支持ブロック29,29はクランプ板30,30より基準ガイドブロック28の配設側に若干突出されるので、移動フレーム5,5を、位置制御によって、図11に示す退避位置から支持ブロック29,29の先端面が基準面28a,28bに当接する直前位置(図12参照)に位置決めするように移動させると、その移動の最中に、基準ガイドブロック28の基準面28aにワークW1の縁端E1が突当てられ、基準ガイドブロック28の基準面28bにワークW2の縁端E2が突当てられる。
【0068】
この際に、マグネットユニット10,10の各磁石モジュール41の磁力は、マグネットドライバ83,84によって、各クランプ板30上でワークW1,W2が摺動可能な程度の弱磁力に調節されているので、基準面28a,28bに対してワークW1,W2の縁端E1,E2がx−y平面内で傾いている場合、ワークW1,W2がクランプ板30上を摺動して、その縁端E1,E2が基準面28a,28bに正対する姿勢に位置補正できる。
【0069】
この結果、ワークW1,W2の縁端E1,E2は、基準線x0(理想溶接線L)に一致する向きに補正される。しかも、ワークW1,W2の縁端E1、E2が基準ガイドブロック28に突当てられてクランプ板30上を摺動する場合、支持ブロック29,29とクランプ板30,30との間には上記した遊間85,86が設けられるので、ワークW1,W2と支持ブロック29,29とが擦れて損傷することを防止することができる
【0070】
図12に示すように、ワークW1,W2を基準ガイドブロック28に突当てて姿勢補正した後は、マグネットドライバ83,84によってマグネットユニット10,10の各磁石モジュール41の磁力が強磁力に変更されると、その各磁石モジュール41により磁化された各クランプ板30及びワークW1,W2の磁界の影響を受けて各支持ブロック29,29が磁化される。この磁化によってワークW1,W2とそれに上下に対向する支持ブロック29,29との間には磁気的な引力(磁気引力)が生じる。
【0071】
これによって、各マグネットユニット10,10の各磁石本体42は、弾性スプリング43bの付勢力に抗して各スリーブ44内を摺動し、支持ブロック29,29側へ引き寄せられる。この引き寄せによって、マグネットユニット10,10の各クランプ板30と各支持ブロック29,29間の遊間85,86が縮小された結果、図13に示すように、ワークW1,W2が各マグネットユニット10,10の磁化されたクランプ板30と磁化された支持ブロック29,29との間に吸着されつつ強固に拘束される。
【0072】
ワークW1,W2をマグネットユニット10,10及び支持ブロック29,29間にて拘束した後は、図13に示すように、移動フレーム5,5を位置制御することによって図12に示す位置から図13に示す退避位置まで移動させた後、更に、エアシリンダ39,39により基準ガイドブロック28を最下位置まで下降させる。このため、ワークW1,W2の縁端E1、E2は、基準ガイドブロック28の下降前に基準面28a,28bから充分に離間されるので、基準ガイドブロック28の下降によりワークW1,W2の縁端E1、E2と基準面28a,28bとが擦れて損傷することを防止できる。
【0073】
基準ガイドブロック28の下降が完了した後は、移動フレーム5,5を基準線z0側へ向けて移動させて、ワークW1,W2の縁端E1,E2同士が突合わせられる。ここで、移動フレーム5,5のいずれか一方、例えば、載置テーブル4を支持する移動フレーム5(図13右側)の制御方式は、サーボモータ9による位置制御方式から、そのサーボモータ9の出力トルクを制限トルク値メモリ53aに記憶される制限トルク値以下に制限するトルク制御方式に切り換えられる。
【0074】
このため、載置フレーム4を支持する移動フレーム5はトルク制御されたサーボモータ9によりy軸方向下流側(図13左方)へ向けて移動される一方、載置テーブル4’を支持する移動フレーム5(図13左側)は、サーボモータ9を駆動装置とした位置制御によって、ワークW2の縁端E2が基準線z0に一致するようにy軸方向上流側(図13右方)へ移動される。この移動によりワークW1,W2の縁端E1,E2同士が図14に示すように突き合わさると、基準線z0上にてワークW1の縁端E1がワークW2の縁端E2に制限トルク値以下の押圧力によって押し当てられる。よって、本来は直線状であるべきワークW1,W2の縁端E1,E2に湾曲やバリが存在しても、かかる湾曲やバリをワークW1,W2間の押圧により圧潰させることができ、縁端E1,E2間の密着度を高めることができる。
【0075】
図14に示すように、ワークW1,W2の縁端E1,E2同士が突き合わさると、溶接ユニット3のレーザヘッド3aが下降され、レーザヘッド3aによって縁端E1,E2間にレーザ光が照射されつつ、溶接ユニット3がサーボモータ24によってx軸方向上流側(図1右側)から下流側(図1左側)へ移動されて、ワークW1,W2の縁端E1,E2が溶接される。この溶接時においても、突き合わさったワークW1,W2の縁端E1,E2間には押圧力が作用しているので、レーザ光により溶融された金属が溶け込んで各縁端E1,E2間に残存する隙間を更に縮減できる。また、ワークW2を拘束した載置テーブル4’を駆動するサーボモータ9は最大トルクまで出力可能であるので、ワークW1の押圧力で押し戻されることがなく、ワークW1,W2の縁端E1,E2の突合わせ位置が基準線z0からズレ動くこともない。
【0076】
溶接終了後は、レーザヘッド3aが上昇され、マグネットドライバ83,84により、マグネットユニット10,10の各磁石モジュール41への通電が停止される。これにより、各磁石モジュール41の磁力がなくなり、接合されたワークW1,W2がマグネットユニット10,10から離脱して、載置テーブル4,4’上に載置される。この後は、4基のエアシリンダ36によりマグネットユニット10,10が最上位置へ上昇される一方、4基のエアシリンダ26によって、4本の係合ロッド27が最下位置に下降され、各係合孔37aから各係合ロッド27が抜脱される。
【0077】
この結果、載置テーブル4,4’がマグネットユニット10,10とはそれぞれ別々に移動可能となり、その後、電磁弁67〜70が電磁弁ドライバ66により切り換えられて、各エアシリンダ13,13,13,13によって各マグネットユニット10,10がそれぞれ図5に示した位置まで移動される。一方、載置テーブル4,4’を支持する移動フレーム5,5は、溶接後のワークW1,W2が次工程へ搬送された後、サーボモータ9,9によって図5に示す位置までそれぞれ移動される。この後、次のワークW1,W2が前段テーブル19から取り寄せる動作が再び行われる。
【0078】
以上説明したように、本実施例のレーザ溶接機1によれば、従来のように、クランプマシン2によって、ワークW1,W2のいずれか一方の縁端のみを基準ガイドブロック28に突当てて姿勢を補正し、その姿勢補正された一方のワークの縁端を基準面として、他方のワークの姿勢を補正することもできる。しかしながら、本実施例では、クランプマシン2により突合わせられる2枚一組のワークW1,W2は、それぞれ基準ガイドブロック28の基準面28a,28bに別々に突当てられて、それぞれの姿勢が突合わせに適した向きに補正される。
【0079】
このため、ワークW1,W2の一方を基準として他方の姿勢補正を行う従来方式や従来方法のように、非基準側のワークの縁端が傾いたまま、基準側のワークの縁端に突き当たって基準側のワークの縁端が傷付けられるような事故を防止できる。しかも、ワークW1,W2は基準ガイドブロック28に別々に突当てられて姿勢補正(位置補正)されるので、従来方式や従来方法に問題となっていた突合せ時のワーク同士の重なりや乗り上げ現象の発生が防止でき、ワークW1,W2の突合せ時における精度安定性を著しく向上でき、装置の稼働率も向上でき、更に、不良の発生率の削減を達成できるのである。
【0080】
また、弾性スプリング43bによる磁石本体42の付勢力は、ワークW1,W2が支持ブロック29及びクランプ板30の双方に吸着されて拘束される状態(本クランプ状態)での各磁石モジュール41の吸着力の略2.5%程度と極めて弱く、図12に示したようにワークW1,W2が吸着されたクランプ板30を、支持ブロック29から遊間85,86だけ離間させた状態(仮クランプ状態)で吊り上げるために必要な最低限の力とされている。よって、弾性スプリング43bの付勢力が、それとは逆方向に作用する磁石モジュール41の磁気引力の大きな損失となることはない。なお、本実施例では、本クランプ時における弾性スプリング43bの付勢力は略5kgf程度とされ、これに対して磁石モジュール41のクランプ板30によるワークの吸着力は略200kgf程度とすることができる。
【0081】
しかも、上記の通り、ワークW1,W2の本クランプ時には、複数基(合計22基)の磁石モジュール41の磁力を使用するので、支持ブロック29とクランプ板30との間に磁気引力は生じるが、かかる磁気引力の反力がマグネットユニット10や支持ブロック29を支える構造体、各部材4,4’,5,5,6,11,14などに作用することがない。よって、その分、レーザ溶接機1全体としての各部を低剛性化できる。従って、レーザ溶接機1では、クランプマシン2、溶接ユニット3及びワークW1,W2の搬送装置として機能する移動フレーム11などの機能が異なる複数の装置を、各装置の設計上要求される精度を損なうことなく、同一のフレーム構造体に集約させることができる。
【0082】
また、ワークW1,W2の縁端E1,E2同士を突合わせる場合に、例えば、基準側となるワークW2をクランプするマグネットユニット10の各磁石モジュール41の磁力に比べて、非基準側となるワークW1をクランプするマグネットユニット10の各磁石モジュールの磁力を若干弱めておけば、非基準側のワークW1が支持ブロック29とクランプ板30との間で若干ズレ動くことを許容することもできる。この場合、基準側のワークW2を拘束するマグネットユニット10の各磁石モジュール41に定格以上の電圧を印加して強磁力を発生させることもできる。
【0083】
また、ワークW1,W2の縁端E1,E2同士を突合わせる場合(図14参照)、マグネットドライバ83,84によって、一方のマグネットユニット10の各磁石モジュール41と、他方のマグネットユニット10の各磁石モジュール41とを、それぞれ磁化させることができる。かかる場合に、ワークW1は一方のマグネットユニット10により磁化され、ワークW2は他方のマグネットユニット10により磁化され、これらの磁化によって両ワークW1,W2の縁端E1,E2間に磁気引力が生じ、この磁気引力によって両ワークW1,W2の縁端E1,E2同士吸着され、結果、突合わせ後の両ワークW1,W2の縁端E1,E2間の隙間更に低減される
【0084】
また、マグネットユニット10の各磁石モジュール41は、その各ホルダ部材43によってそれぞれが独立した状態で筐体40に吊設されるので、マグネットユニット10や、磁石モジュール41や、磁石本体42や、ホルダ部材43などの機械的精度が多少悪くても、確実にワークW1,W2をクランプすることができる。また、ワークW1,W2のx軸方向両端をガイドせずにワークW1,W2の縁端E1,E2同士を突合わせるので、ワークW1,W2のx軸方向両端をガイドすることにより生じる変形や歪みを防止でき、かかる変形や歪みに起因するワークW1,W2同士の突合わせ精度の低下を防止できる。
【0085】
ところで、ワークW1,W2の縁端E1,E2の突合わせ面が理想溶接線L(基準線x0,z0)に対して位置ズレすると、レーザヘッド3aから照射されるレーザ光が支持ブロック29,29と干渉して、レーザ光の出力低下を起こして溶接不良が発生する虞がある。しかしながら、本実施例のレーザ溶接機1では、上記のようにワークW1,W2の突合わせ精度が向上されるので、かかるワークW1,W2の縁端E1,E2の突合わせ面が理想溶接線L(又は基準線x0,z0)に対してより正確に一致させることができ、レーザ光と支持ブロック29,29との干渉に起因する溶接不良を防止できる。
【0086】
また、上記のクランプマシン2により高精度に突合わせられたワークW1,W2は、ワークW1,W2の縁端E1,E2のシーム部(接合部)に追従して移動されるレーザヘッド3aにより溶接されるので、溶接時の安定性を飛躍的に向上でき、溶接不良の発生を更に低減できる。
【0087】
次に、上記実施例の変形例について説明する。第2実施例のレーザ溶接機は、上記した第1実施例のレーザ溶接機1に対して、図14に示したワークW1,W2の縁端E1,E2を突合わせる場合における移動フレーム5,5の制御方式をいずれもサーボモータ9,9による位置制御に変更したものである。具体的には、第2実施例のレーザ溶接機1では、載置フレーム4,4’を支持する移動フレーム5,5を別々にサーボモータ9,9により駆動して別々に位置制御することによって、ワークW1,W2の縁端E1,E2が基準線x0,z0に一致するように位置制御している。
【0088】
ワークW1,W2の縁端E1,E2の加工精度が許容限度内である場合、第1実施例のようにトルク制御によってワークW1をワークW2に押圧させて、その縁端E1,E2の湾曲やバリを圧潰させずとも、縁端E1,E2間の密着度を充分に確保することが可能な場合がある。かかる場合には、上記したように移動フレーム5,5を別々にサーボモータ9,9により駆動して別々に位置制御することによって、ワークW1,W2の縁端E1,E2を最小限の力で突合わせることができるので、トルク制御による弊害であるワークW1,W2の材料の曲がりを防止できる。また、溶接熱によるワークW1,W2の熱膨張で支持ブロック29,29及びマグネットユニット10,10を介してサーボモータ9,9に加わる反力を、トルク制御によるトルク制限を受けずにサーボモータ9,9の最大出力トルクの範囲内で担うことができる。
【0089】
第3実施例のレーザ溶接機は、上記した第2実施例のレーザ溶接機がワークW1,W2の縁端E1,E2を基準線x0,z0に一致させるように移動フレーム5,5を位置制御するのに対して、移動フレーム5,5を位置制御する場合にワークW1,W2の縁端E1,E2の目標位置を基準線x0,z0から若干量だけ偏移して、ワークW1,W2間に若干の押し当て力を作用させたものである。
【0090】
第3実施例のレーザ溶接機は、移動フレーム5,5を位置制御する場合、ワークW1の縁端E1のy軸方向の目標位置を基準線x0,z0よりy軸方向下流側に若干量(例えば0mm〜0.2mm程度)だけ偏移させる一方、ワークW2の縁端E2のy軸方向の目標位置を基準線x0,z0よりy軸方向上流側に若干量(例えば0mm〜0.2mm程度)だけ偏移させることで、その双方の偏移量に応じてサーボモータ9,9の出力トルクを増加させ、この増加分の出力トルクでワークW1,W2の縁端E1,E2面間に若干の押し付け力を付与すことができる。しかも、かかる場合にあっても、溶接熱によるワークW1,W2の熱膨張で支持ブロック29,29及びマグネットユニット10,10を介してサーボモータ9,9に加わる反力を、トルク制御によるトルク制限を受けずにサーボモータ9,9の最大出力トルクの範囲内で担うことができるのである。
【0091】
図6(b)は、第4実施例のレーザ溶接機における基準ガイドブロック28の各基準面28a,28bの輪郭形状とワークW1,W2の縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面(x−y平面)図である。
【0092】
第4実施例のレーザ溶接機は、上記した第1実施例に対して、基準ガイドブロック28の形状を変更したものである。図6(b)に示すように、ワークW1の縁端E1とワークW2の縁端E2とが互いにほぼ合致する凹凸状(図中では曲線状で図示している)の輪郭を有する場合、これらの縁端E1,E2同士の突合わせ溶接では、その理想溶接線Lが縁端E1,E2の輪郭と略一致する凹凸状となる。かかる場合、基準面28a及び基準面28bの輪郭が理想溶接線Lの軌跡に略一致するように形成されると、基準面28aの輪郭はワークW2の縁端E2の輪郭に、基準面28bの輪郭はワークW1の縁端E1の輪郭に適合した形状となる。
【0093】
よって、このように形成された基準面28a,28bにワークW1,W2の各縁端E1,E2が突当てられれば、凹凸状の縁端E1,E2同士であっても正確に突合わせることができる。しかも、ワークW1,W2は、ワークW1,W2の縁端E1,E2のシーム部(接合部)に追従して移動されるレーザヘッド3aにより溶接されるので、ワークW1,W2の縁端E1,E2が凹凸状であるために溶接線が凹凸状となっても、レーザ光による溶接を実現することができる。
【0094】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【0095】
例えば、本実施例のレーザヘッド3aにツインスポットビーム方式を採用すれば、レーザヘッド3aによる本溶接を行う以前に、ワークW1,W2のシーム部のバリ等を溶かし込みを行うことができ、これによりワークW1,W2の突合せ精度を更に向上させることができる。また、レーザヘッド3aがシングルスポット方式であっても、ヤグレーザ方式を採用することによって、ツインスポットビーム方式と同様の効果を得ることができる。
【0096】
また、本実施例では、マグネットユニット10,10を上方に、支持ブロック29,29を下方に配設したが、これらの位置関係は必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、マグネットユニットと支持ブロックとを上下入れ替えて配設しても良い。また、本実施例では、マグネットユニット10,10に対向する側に各磁石モジュール41により磁化される支持ブロック29,29を配設したが、かかる支持ブロック自体を磁石としても良い。また、本実施例では、クランプ板30及び支持ブロック29の対向面を互いに平行な平面に形成したが、かかるクランプ板及び支持ブロックの対向面は必ずしも平面に限られるものではなく、クランプするワークの凹凸形状に適合する面形状に形成しても良い。
【0097】
また、本実施例では、磁石モジュール41として電磁石を採用したが、かかる磁石モジュールは必ずしも電磁石に限定されるものではなく、磁力を強弱させることが可能であれば永久磁石や永電磁マグネットを採用しても良い。例えば、永久磁石を採用する場合には、クランプ板を磁化させる永久磁石と、その永久磁石をz軸方向に上下させる移動機構とを磁石モジュール内に設け、その移動機構をマグネットドライバにより制御して上下させることで、クランプ板に作用する永久磁石の磁界の強さを調節して、クランプ板の吸着力を調節するのである。
【0098】
また、永電磁マグネットを採用する場合には、クランプ板を磁化させる永久磁石と、その永久磁石の磁界を相殺する電磁石とをマグネットモジュール内に設け、その電磁石への通電量をマグネットドライバにより制御することで、電磁石が発生する磁界の強度を調節して、クランプ板の吸着力を調節するのである。
【0099】
また、第3実施例では、ワークW1,W2を突合わせる場合において基準線x0,z0に対する縁端E1,E2の偏移量を、例えば、略0mm〜0.2mm程度とする旨説明したが、かかる偏移量は、必ずしもこの数値に限定されるものではなく、レーザ光の光線幅やバリの突出量に応じて適宜変更しても良い。
【0100】
【発明の効果】
請求項1記載の突合わせ装置によれば、基準ガイドには第1ワークの縁端の向きを補正する第1基準面と、第2ワークの縁端の向きを補正する第2基準面とが設けられるので、かかる第1及び第2基準面に第1及び第2ワークの縁端を突当てることにより第1及び第2ワークの双方を個別にそれぞれ姿勢補正することができる。よって、第1又は第2ワークの一方の縁端が傾いて、その第1又は第2ワークの他方の縁端を傷付けることを防止できるという効果がある。
【0101】
また、基準ガイドの第1及び第2基準面はともに理想溶接線に略一致する輪郭を有するので、第1及び第2ワークを基準ガイドを用いて姿勢補正する場合に、第1ワークの縁端が突当てられる第1基準面を第2ワークの縁端の代用とし、第2ワークの縁端が突当てられる第2基準面を第1ワークの縁端の代用とすることができる。よって、第1基準面に第1ワークの縁端を、又、第2基準面に第2ワークの縁端を突当てれば、第1ワークの縁端を第2ワークの縁端に合致する姿勢に、第2ワークの縁端を第1ワークの縁端に合致する姿勢に、それぞれ補正することができ、結果、各ワークを突合わせる場合に各ワークの縁端同士の密着度を高めることができるという効果がある。
【0102】
しかも、従来のようにガイド部材に因らずとも第1及び第2ワークの縁端同士が合致する状態に第1及び第2ワークの姿勢を正確に補正できるのである。また、第1及び第2ワークの寸法精度や形状精度が多少悪くとも、第1及び第2ワークの縁端が理想溶接線に略一致する形状であれば、より確実に第1及び第2ワークの縁端同士を密着させて突合わせることができるという効果がある。
【0103】
また、第1及び第2クランプは、磁気調節手段により各磁石の磁力を強めることにより、各磁石に対向する各強磁性体を磁化して、その磁化された各強磁性体及び各磁石間に各ワークを挟んで拘束するものである。よって、クランプ板を機械式バネやエアシリンダにより押し付ける従来のクランプ方式のように、第1及び第2クランプによる各ワークの拘束に伴ってフレーム構造に過大な負荷荷重が作用することがないので、突合わせ装置のフレーム構造の剛性強度を小さくでき、その結果、フレーム構造を軽量かつ小型化できるという効果がある。従って、かかる突合わせ装置のフレーム構造に他の装置、例えば、溶接加工装置や搬送装置を一纏めに集約することもできるのである。
【0104】
請求項2記載の突合わせ装置は、請求項1記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、第1及び第2クランプの磁石及び強磁性体は、第1及び第2ワークの縁端の近傍にそれぞれ配設され理想溶接線の延長方向にそれぞれ延設されるので、第1及び第2ワークの両縁端近傍をその両縁端の延長方向に沿って吸着して拘束できる。このように各ワークを拘束することによって、第1及び第2ワークの縁端を突合わせる場合に、両縁端同士の位置ズレを抑制することができるという効果がある。
【0105】
請求項3記載の突合わせ装置は、請求項1又は2に記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、基準ガイドが当接位置に配置される状態にてクランプ移動手段が実行されると、第1及び第2クランプは基準ガイドへ向けて相対移動され、第1及び第2ワークの縁端が基準ガイドの第1及び第2基準面に突当てられるが、かかる場合、第1及び第2クランプにおける磁石と強磁性体との間には各ワークの厚みより大きな遊間を設けることができる。
【0106】
このため、第1及び第2ワークが基準面に突当てられる場合には、各磁石に吸着された各ワークを、各強磁性体から離間させた状態で各磁石上を摺動させることができ、各ワークと各強磁性体との間に生じる摩擦抵抗も回避でき、更に、各強磁性体の表面との摩擦による各ワーク表面の傷付を防止できるという効果がある。
【0107】
請求項4記載の突合わせ装置によれば、請求項3記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、第1及び第2クランプは、遊間調節手段によって磁石と強磁性体との間に確保される遊間の幅を調節できるので、厚みが異なるワークを取り扱う場合でも、そのワークの厚みに適した幅の遊間を確保できるという効果がある。
【0108】
請求項5記載の突合わせ装置によれば、請求項3又は4に記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、磁気調節手段により磁石の磁力を強弱させることによって、磁石と強磁性体との間に設けられる遊間を開閉して、ワークが磁石にのみ吸着される仮クランプ状態とワークが磁石と強磁性体との双方に密着して吸着される本クランプ状態とを切り換えることができるという効果がある。
【0109】
請求項6記載の突合わせ装置は、請求項5記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、第1及び第2クランプには理想溶接線の延長方向に複数の磁石が隣接して並設されるので、この複数の磁石によって理想溶接線の延長方向に延在する各ワークの縁端をほぼ連続的に吸着することができるという効果がある。このため、ワークの縁端をその延在方向に飛び飛びに磁石で吸着する場合に危惧されるワークの歪みを抑制できるという効果がある。
【0110】
また、複数の磁石はそれぞれ独立に保持部材により保持され且つそれぞれ独立に付勢部材により付勢されるので、磁気調節手段により磁力が強められ強磁性体との間に付勢部材の付勢力より強力な磁気引力が作用すると、複数の磁石がそれぞれ独立して強磁性体に引き寄せられて、その複数の磁石がそれぞれ個別にワークを強磁性体との間で挟み込むのである。このように複数の磁石が分担してワークを強磁性体との間に挟み込むので、個々の磁石と強磁性体との平行度に若干の狂いがあっても、複数の磁石全体としてはワークを強磁性体との間に強固に固定することができるという効果がある。
【0111】
請求項7記載の突合わせ装置によれば、請求項1から6のいずれかに記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、基準ガイドが退避位置に配置される状態にてクランプ移動手段が実行されると、第1及び第2クランプは理想溶接線へ向けて相対移動され、第1及び第2ワークの縁端同士が突合わせられるが、かかる場合、磁気調節手段によって、第1クランプの磁石第2クランプの磁石と磁化することによって、第1クランプの磁石により磁化される第1ワークと第2クランプの磁石により磁化される第2ワークとの両ワークの縁端間に磁気引力を生じさせることができる。この結果、突合わせられる両ワークの縁端間には磁気引力による吸着力が生じるので、その両縁端間の隙間を更に低減できるという効果がある。
【0112】
請求項8記載の突合わせ装置によれば、請求項1から7のいずれかに記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、第1クランプの磁石及び強磁性体は連結部材により連結され、第2クランプの磁石及び強磁性体は連結部材により連結されるので、第1及び第2クランプをクランプ移動手段により理想溶接線へ向けて相対移動させ第1及び第2ワークの縁端同士を突合わせる場合、各クランプの磁石が強磁性体に対して相対的にズレ動くことを防止することができるという効果がある。このため、第1及び第2ワークの縁端同士を突合わせ時における各ワークのズレ動きを防止して、各ワークの位置決め精度を保持しつつ突合わせを行うことができるという効果がある。
【0113】
請求項9記載の突合わせ装置によれば、請求項1から8のいずれかに記載の突合わせ装置の奏する効果に加え、電磁石への通電量を磁気調節手段により制御することによって、第1クランプ及び第2クランプの各磁石の磁力を電気的に瞬時に変更できるので、仮クランプ状態から本クランプ状態に変更する間までの応答速度を、空気圧シリンダ等の機械的方式による場合に比べて大幅に高速化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の突合わせ装置の一実施例であるクランプマシンを装備したレーザ溶接機の正面図である。
【図2】 図1のII−II線における部分的な側断面図である。
【図3】 図1のIII−III線における部分断面図である。
【図4】 図1のIV−IV線における部分断面図である。
【図5】 図1のV−V線における部分断面図である。
【図6】 (a)は、図5のVI−VI線における断面図であって基準ガイドブロックの各基準面の輪郭形状と各ワークの縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面図であり、(b)は、第4実施例のレーザ溶接機における基準ガイドブロックの各基準面の輪郭形状と各ワークの縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面図である。
【図7】 図2のVII−VII線における断面図である。
【図8】 (a)は、図7に示すマグネットユニットを部分的に断面視した拡大図であり、(b)は、(a)のB−B線における断面図である。
【図9】 レーザ溶接機の電気的構成を示したブロック図である。
【図10】 図5に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図11】 図5に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図12】 図5に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図13】 図5に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図14】 図5に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【符号の説明】
2 クランプマシン(突合わせ装置)
9,9 サーボモータ(クランプ移動手段)
10,10 マグネットユニット(第1クランプの一部、第2クランプの一部)
27 係合ロッド(連結部材の一部)
28 基準ガイドブロック(基準ガイド)
28a,28b 基準面(第1基準面、第2基準面)
29,29 支持ブロック(第1クランプの強磁性体、第2クランプの強磁性体、第1クランプの一部、第2クランプの一部)
30 クランプ板(磁石の一部、電磁石)
37 ブラケット(連結部材の一部)
39,39 エアシリンダ(ガイド移動手段)
40 筐体(保持部材の一部)
42 磁石本体(磁石の一部、電磁石)
43b 弾性スプリング(付勢部材)
44 スリーブ(保持部材の一部)
45 調節ボルト(遊間調節手段)
83,84 マグネットドライバ(磁気調節手段)
85,86 遊間
E1,E2 ワークの縁端(第1ワークの縁端、第2ワークの縁端)
L 理想溶接線
W1,W2 ワーク(第1ワーク、第2ワーク)
t1,t2 厚み(第1ワークの厚み、第2ワークの厚み)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, the postures of the first and second workpieces are corrected so that the edges of the first and second workpieces match the ideal weld line, and the corrected edges of the first and second workpieces are corrected. It is related with the butt | matching apparatus for butt | matching.
[0002]
[Prior art]
Of the parts constituting a vehicle such as an automobile, a thin metal plate is frequently used as a vehicle body part. For such body parts, for example, a large metal plate as a material cut into a desired shape by pressing, or a plurality of workpieces (materials to be welded) cut by pressing are welded Is used. Here, when welding a plurality of workpieces, the edges of each workpiece are butted against each other, and the butted edges are welded together by laser light. Since the laser beam used for this welding is a very thin light beam, it is necessary to securely bond the edges of the workpieces to prevent poor bonding.
[0003]
In view of this, the applicant of the present application has proposed a method for matching workpieces described in Japanese Patent Application No. 2002-96970 (unpublished). According to this method of abutting workpieces, the left edge of the first workpiece is abutted against the reference pin and the position of the first workpiece is corrected so as to match the ideal weld line of the first and second workpieces. Is fixed by a clamp plate. After this fixing, the second workpiece is temporarily clamped at the left and right edge portions, and the left and right intermediate portions are elastically bent by a predetermined amount by the pressing of the bending bar.
[0004]
After the second workpiece is bent, the right edge of the third workpiece is abutted against the reference pin and the position is corrected so as to coincide with the ideal weld line of the second and third workpieces. The bending bar is lowered vertically by being fixed by the clamp plate. Then, the bending of the second workpiece is restored by its own elastic restoring force, and the left and right edges of the second workpiece are brought into close contact with the left edge of the first workpiece and the right edge of the third workpiece. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method for abutting workpieces, only the edges of the first and third workpieces are abutted against the reference pin to correct the posture, so that no posture correction is performed on the second workpiece. For this reason, when the second workpiece hits the first and third workpieces, the edge of the second workpiece may be inclined, and the edges of the first workpiece or the third workpiece may be damaged, which is a cause of poor welding. There was a problem of becoming. Therefore, a method of providing guide members on both sides in the width direction of the second workpiece and correcting the inclination of the second workpiece with the guide members is also conceivable.
[0006]
However, when the processing accuracy of the second workpiece is poor, even if the guide member guides both sides in the width direction of the second workpiece, the left and right edges of the second workpiece are in relation to the edges of the first and second workpieces. It may be inclined, and a gap is generated between the edges of each workpiece. Since the laser beam for welding the edges of the workpieces is extremely thin, if there is a gap between the edges of the workpieces, there has been a problem in that poor bonding occurs at the weld location. In addition, if the second workpiece with poor dimensional accuracy and shape accuracy is forcibly guided by the guide member, the second workpiece is distorted, and the degree of adhesion at the time of butting with the first workpiece or the third workpiece is reduced. There was also a problem.
[0007]
Further, in the above-described welding method of the material to be welded, a fixing method in which each workpiece is pressed against the reference base by a clamp plate operated by a mechanical spring or an air cylinder is employed. The frame structure that supports the cylinder needs to be manufactured to have a rigid strength that can withstand the pressing force and reaction force of a mechanical spring or air cylinder, and the size of the frame structure as a whole increases accordingly. there were.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can reduce the size of the entire apparatus. In addition, the first and second workpieces are not affected by the dimensional accuracy of the first and second workpieces. A butting apparatus that can improve the positioning accuracy of the first and second workpieces before the alignment and can improve the adhesion between the edges of the first and second workpieces when the first and second workpieces are butted. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the butt device according to claim 1, corrects the postures of the first and second workpieces so that the edges of the first and second workpieces coincide with the ideal weld line. The corrected edges of the first and second workpieces are brought into contact with each other. The magnet is disposed on one side with the ideal weld line as a boundary, and is disposed opposite to the magnet that attracts the first workpiece. A first clamp that includes a ferromagnetic body and interposes the first workpiece between the ferromagnetic body and the magnet, and a magnet that is disposed on the other side with the ideal weld line as a boundary and that attracts the second workpiece. A second clamp that has a ferromagnetic material disposed opposite to the magnet, and a second workpiece is interposed between the ferromagnetic material and the magnet, and can be disposed between the second and first clamps. It is formed on the end face on the clamp side and substantially matches the ideal weld line. A reference guide having a first reference surface having a contour and a second reference surface formed on an end surface on the second clamp side and having a contour matching the ideal weld line, and the reference guide is between the first and second workpieces A guide moving means for moving the reference guide between a contact position arranged at a position where the reference guide does not exist between the first and second workpieces, and the reference guide contacts the guide moving means. The first and second clamps are directed toward the reference guide when disposed at the position, and toward the ideal weld line when the reference guide is disposed at the retracted position by the guide moving means. And a magnetic adjustment means for adjusting the magnetic force of each magnet of the first and second clamps moved by the clamp movement means.
[0010]
According to the butting device of the first aspect, the first workpiece is interposed between the magnet of the first clamp and the ferromagnetic material, and is magnetized and attracted by the magnet. Here, when the reference guide is arranged at the contact position by the guide moving means, the edge of the first workpiece is opposed to the first reference surface of the reference guide. In this state, when the first clamp is relatively moved toward the reference guide by the clamp moving means, the edge of the first workpiece is abutted against the first reference surface. At this time, the magnetic force of the magnet of the first clamp is weakened by the magnetic adjustment means, and the first workpiece is slidable on the magnet. For this reason, when the edge of the first workpiece is inclined with respect to the first reference surface, the first workpiece hits the first reference surface and slides on the magnet, so that the second workpiece has its edge. And the attitude of the first reference surface are corrected.
[0011]
On the other hand, the second workpiece is interposed between the magnet of the second clamp and the ferromagnetic material, and is magnetized and attracted by the magnet. Here, when the reference guide is disposed at the contact position by the guide moving means, the edge of the second workpiece is opposed to the second reference surface of the reference guide. In this state, when the second clamp is relatively moved toward the reference guide by the clamp moving means, the edge of the second workpiece is abutted against the second reference surface. At this time, the magnetic force of the magnet of the second clamp is weakened by the magnetic adjustment means, and the second workpiece is slidable on the magnet. For this reason, when the edge of the second workpiece is tilted with respect to the second reference plane, the second workpiece strikes the second reference plane and slides on the magnet, so that the second workpiece has its edge. And the contour of the second reference plane are corrected to the posture.
[0012]
Since the ideal weld line is an ideal line indicating the welding direction when the first and second workpieces are welded, both workpieces in the case where the edge of the first workpiece and the edge of the second workpiece are accurately butted together. Matches the border of Here, since both the first and second reference surfaces have a contour that substantially matches the ideal weld line, the contour of the first reference surface has a shape that substantially matches the edge shape of the second workpiece, and the second reference surface. This contour has a shape that substantially matches the edge shape of the first workpiece. Therefore, if the edge of the first workpiece is abutted against the first reference surface, which is a substitute for the edge of the second workpiece, the edge of the first workpiece can be corrected so as to match the edge of the second workpiece. If the edge of the second workpiece is abutted against the second reference plane, which is a substitute for the edge of the first workpiece, the edge of the second workpiece can be corrected so as to match the edge of the first workpiece.
[0013]
In this way, after correcting the posture of each workpiece, the magnetic force of each magnet of the first and second clamps is strengthened by the magnetic adjustment means, and each ferromagnetic material facing each magnet is magnetized. Then, a magnetic attractive force is generated between each magnet and each ferromagnetic material, or between each work attracted to each magnet and each ferromagnetic material, and each work is both a magnet and a ferromagnetic material of each clamp. It is firmly restrained in the state adsorbed on the surface. Thereafter, when the reference guide is moved to the retracted position by the guide moving means, the first and second clamps are relatively moved so as to approach the ideal weld line by the clamp moving means. As a result, the first and second clamps are moved. The workpiece edges are matched with each other due to the edges of the workpieces.
[0014]
The butting device according to claim 2 is the butting device according to claim 1, wherein the magnets and the ferromagnetic bodies of the first and second clamps are disposed in the vicinity of edges of the first and second workpieces, respectively. And extending in the extending direction of the ideal weld line.
[0015]
The butting device according to claim 3 is the butting device according to claim 1 or 2, wherein the first and second clamps are configured such that the clamp moving means is in a state in which the reference guide is disposed at a contact position. When performing the above, a clearance larger than the thickness of the workpiece is provided between the magnet and the ferromagnetic body.
[0016]
The butting device according to claim 4 is the butting device according to claim 3, wherein the first and second clamps adjust a width of the play secured between the magnet and the ferromagnetic body. There is a gap adjusting means.
[0017]
The butting device according to claim 5 is the butting device according to claim 3 or 4, wherein the first and second clamps are a holding member that holds the magnet movably toward the ferromagnetic body. A biasing member that biases the magnet in a direction away from the ferromagnetic body, and the biasing member biases the magnet between the magnets of the first and second clamps and the ferromagnetic body. The clearance provided in is secured.
[0018]
According to the abutting device of the fifth aspect, in addition to acting in the same manner as the abutting device according to the third or fourth aspect, when each work is constrained between the magnet of each clamp and the ferromagnetic material, The magnetic force is switched from a weak magnetic force to a strong magnetic force exceeding the urging force of the urging member by the magnetic adjusting means. Then, the ferromagnetic material facing each magnet is magnetized, and a magnetic attractive force exceeding the urging force of the urging member is generated between each magnetized ferromagnetic material and each work attracted to each magnet. Due to this magnetic attractive force, each magnet held by the holding member moves toward the ferromagnetic body against the urging force of the urging member, and is attracted to each ferromagnetic body side. By this drawing, the clearance between the magnets and the ferromagnetic bodies of the first and second clamps is reduced, and each workpiece is firmly restrained by being attracted to the magnets and the ferromagnetic bodies of the respective clamps by a magnetic force.
[0019]
The butting device according to claim 6 is the butting device according to claim 5, wherein the first and second clamps are provided with a plurality of the magnets adjacent to each other in the extending direction of the ideal weld line, The plurality of magnets are independently held by the holding member and are urged independently by the urging member.
[0020]
The butt device according to claim 7 is the butt device according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetic adjustment means is configured to move the clamp moving means in a state where the reference guide is disposed at the retracted position. If you run Magnetizing the magnet of the first clamp to which the first workpiece is attracted and the magnet of the second clamp to which the second workpiece is attracted so that a magnetic attractive force is generated between the edges of the first workpiece and the second workpiece. Make Is.
[0021]
The butting device according to claim 8 is the butting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first and second clamps are connected to each other with the magnet and the ferromagnetic material facing each other. Are provided.
[0022]
A butting apparatus according to a ninth aspect is the butting apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the magnet includes an electromagnet whose magnetic force changes in accordance with an energization amount, and the magnetic adjustment means is connected to the electromagnet. The amount of current flow is controlled.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view (front view) of a laser welding machine 1 equipped with a clamp machine 2 which is an embodiment of a butting apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser welding machine 1 mainly positions a welding object (hereinafter referred to as “work”) formed of a thin plate-like ferromagnetic material such as a steel plate at a predetermined welding position. And a welding unit 3 for welding a workpiece fixed by the clamping machine 2 with a laser beam.
[0024]
A placement table 4 extending in the x-axis direction is disposed at the lower part of the clamp machine 2, and a workpiece can be placed on the top surface of the placement table 4. The mounting table 4 is supported from below by a moving frame 5 movable in the y-axis direction. The moving frame 5 is supported from below by a base frame 6. The base frame 6 is a frame structure that serves as a foundation of the clamp machine 2 and is installed on the floor surface.
[0025]
Guide rails 8 and 8 extending in the y-axis direction of the base frame 6 are respectively disposed on the upper surfaces on both sides in the x-axis direction of the base frame 6, and the moving frame 5 is mounted on the guide rails 8 and 8. ing. The guide rails 8 and 8 guide the moving frame 5 in the y-axis direction. A servo motor 9 is disposed between the guide rails 8 and 8 and in the center of the base frame 6 in the x-axis direction. Yes. The servo motor 9 is a drive device that reciprocates the moving frame 5 on the guide rails 8 and 8 in the y-axis direction.
[0026]
A magnet unit 10 is disposed above the mounting table 4 above the clamping machine 2 so as to face the upper surface of the mounting table 4. The magnet unit 10 is for magnetizing and adsorbing a workpiece, which is a ferromagnetic material, by magnetic induction by the magnetic force of a magnet (magnet). The magnet unit 10 is suspended from a moving frame 11 that is horizontally longer than the mounting table 4, and two guide rods 12, 12 are disposed on the moving frame 11 with an interval in the x-axis direction.
[0027]
The guide rods 12 and 12 are shaft-like bodies that guide the movement of the magnet unit 10 in the y-axis direction. The guide rods 12 and 12 are respectively inserted into the moving frame 11 with their axis oriented in the y-axis direction, and a magnet is attached to one end of the guide rods 12 and 12 (the back side in FIG. 1). Units 10 are connected. The moving frame 11 is provided with air cylinders 13, 13 inside the guide rods 12, 12. The air cylinders 13, 13 are driving devices that move the magnet unit 10 in the y-axis direction. It is.
[0028]
A horizontal frame 14 which is a beam-like body extending in the x-axis direction is disposed above the moving frame 11, and the horizontal frame 14 suspends the moving frame 11. A guide rail 15 extends in the x-axis direction at the lower edge of the horizontal frame 14, and the upper portion of the moving frame 11 is suspended from the guide rail 15. A rack 16 having a plurality of teeth extends in the x-axis direction on the front surface of the moving frame 11, and the rack 16 is engaged with a pinion 17 that is a gear.
[0029]
The servo motor 18 is a drive device that rotates the pinion 17 that meshes with the rack 16 to reciprocate the moving frame 11 in the x-axis direction, and is fixedly installed at the center of the horizontal frame 14 in the x-axis direction. Further, the horizontal frame 14 extends to the upper side of the front table 19 that is juxtaposed with the clamp machine 2 in the x-axis direction. The front table 19 is for placing a workpiece before welding on its upper surface, and the front table 19 is provided with a plurality of push rods 20 that push up the placed workpiece from below. Further, a guide rail 21 extending in the x-axis direction is disposed on the upper edge of the horizontal frame 14, and the welding unit 3 is placed on the guide rail 21. FIG. 7 shows the structure of the welding unit 3 in more detail.
[0030]
As shown in FIG. 7, the welding unit 3 includes a laser head 3a that irradiates a laser beam, a support 3b that supports the laser head 3a, and a head moving device 3c that moves the support 3b in the xyz space. (See FIG. 1) and a butting portion (abutting portion where the edges of two workpieces are butted together with laser light emitted from the laser head 3a when the support 3b is moved in the x-axis direction by the head moving device 3c) This is a welding unit having a tracking driver 3d for tracking control so as to follow the seam portion) and a laser sensor 3e for detecting the y-axis and z-axis direction positions of the seam portion. According to this welding unit 3, during welding, the support 3b of the laser head 3a is moved from the upstream side (right side in FIG. 7) to the downstream side (left side in FIG. 7) by the head moving device 3c. Laser welding is performed by irradiating laser light from the laser head 3a.
[0031]
The laser sensor 3e is disposed at a position separated from the laser head 3a by a predetermined distance (for example, about 50 mm) downstream in the x-axis direction (left side in FIG. 7). This laser sensor 3e can irradiate a laser beam having a maximum width of 11.5 mm in the y-axis direction on a seam portion of a workpiece positioned directly below itself, and receives the reflected light by a CCD light receiving element, thereby the seam portion of the workpiece. The position in the y-axis direction and the height difference in the z-axis direction from the laser sensor 3a to the seam portion of the workpiece can be detected. Here, since the laser sensor 3e receives the reflected light of the laser light emitted by the laser sensor 3e with the CCD light receiving element, high detection accuracy can be ensured regardless of the light reflectance of the workpiece surface.
[0032]
Further, the laser sensor 3e detects a step generated when the thicknesses t1 and t2 of the workpieces W1 and W2 (see FIG. 14) are different using the reflected light of the laser beam, and the edges of the workpieces W1 and W2 from the position of the step. The y-axis and z-axis direction positions of the seam portion, which is the abutting portion between the ends E1 and E2, are detected. The tracking driver 3d adjusts the distance in the z-axis direction from the laser head 3a to the seam portion based on the detection result of the laser sensor 3e at the start of welding, while the seam detected by the laser sensor 3e when welding is started. Based on the y-axis direction position of the part, the subsequent movement destination of the laser head 3a is calculated, and the y-axis direction position of the laser head 3a moving in the x-axis direction is controlled to follow the seam part (tracking control). To do.
[0033]
Returning to FIG. The welding unit 3 includes a ball screw shaft 22, a ball screw nut 23, and a servo motor 24 for moving the support 3b of the laser head 3a in the x-axis direction. These are one of the head moving devices 3c. Part. A ball screw nut 23 to which the ball screw shaft 22 is screwed is attached to the support 3 b of the welding unit 3. The ball screw shaft 22 and the ball screw nut 23 are “ball screws” that couple the male screw of the screw shaft 22 and the female screw of the nut 23 with a plurality of balls, and the ball screw shaft 22 includes a horizontal frame 14. A servo motor 24 disposed above is connected. The servo motor 24 is a drive device that rotates the ball screw shaft 22 screwed into the ball screw nut 23 to reciprocate the support 3b of the welding unit 3 in the x-axis direction.
[0034]
FIG. 2 is a partial side cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and shows only the portion below the mounting table 4. In addition, the one-dot chain line in FIG. 2 shows the ideal position where both edges should coincide when the edges of the workpieces W1 and W2 placed on the placement tables 4 and 4 ′ are brought into contact with each other. The reference line z0 and the two-dot chain line in the figure indicate the workpieces W1 and W2, which are a set of two welding objects to be butt welded, respectively. The reference line z0 is a straight line parallel to the z axis.
[0035]
As shown in FIG. 2, the mounting table 4 is arranged side by side in the y-axis direction and a mounting table 4 ′ that is longer in the y-axis direction than the mounting table 4. The auxiliary table 4 ″ is attached to the opposite end. The mounting tables 4, 4 ′ and the auxiliary table 4 ″ have a plurality of free bears 25 attached to their upper surfaces. The top is substantially flush. The plurality of free bears 25 are members that hold a sphere whose top is exposed to the outside so as to be able to roll, and support the lower surfaces of the workpieces W1 and W2 by the sphere tops of the plurality of free bears 25. Therefore, when the workpieces W1 and W2 slide on the placement tables 4 and 4 ′ and the auxiliary table 4 ″, the spherical body of the free bear 25 rolls, so that the lower surface of the workpieces W1 and W2 can be prevented from being damaged. Since the free bear 25 makes point contact with the lower surfaces of the workpieces W1, W2 at the top of the sphere, the frictional resistance between the workpieces W1, W2 and the free bear 25 can also be reduced.
[0036]
Further, one moving frame 5 is disposed below the mounting tables 4 and 4 ′, and the two moving frames 5 and 5 are both provided with the pair of guide rails 8 and 8 (FIG. 1). (See below). One servo motor 9 is disposed at each end of the base frame 6 in the y-axis direction. One servo motor 9 (right side in FIG. 2) has a moving frame 5 that supports the mounting table 4. The other servo motor 9 (left side in FIG. 2) is a drive device that reciprocates the moving frame 5 that supports the mounting table 4 ′ in the y-axis direction.
[0037]
In addition, air cylinders 26 and 26 are respectively provided on the moving frames 5 and 5 at a predetermined distance from the reference line z0. Each cylinder rod of the air cylinders 26 and 26 has a tip mounted on each of the cylinder rods. The lower ends of the engagement rods 27, 27 protruding from the upper surfaces of the tables 4, 4 ′ are connected (see FIG. 7). Further, a gap is provided between the opposed surfaces of the moving frames 5 and 5, and the edge of each of the workpieces W1 and W2 is placed in this gap before the edges of the workpieces W1 and W2 collide with each other at the reference line z0. A reference guide block 28 that is used to correct the orientation is provided.
[0038]
FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and the alternate long and short dash line in FIG. , A reference line x0 that is an ideal position at which both the abutted edges should coincide, and the reference line x0 is a straight line parallel to the x-axis, and is the same plane (x -Z plane).
[0039]
As shown in FIG. 3, a plurality of free bears 25 are arranged at equal intervals in the y-axis direction on the mounting tables 4 and 4 ′, and a plurality of free bears 25 are arranged in parallel at equal intervals in the x-axis direction. It is installed. On the mounting tables 4 and 4 ′, support blocks 29 and 29 each having a rectangular shape in plan view are extended in the extending direction of the reference line x0. The support blocks 29 and 29 clamp the workpieces W1 and W2 together with the magnet units 10 and 10 (see FIG. 5), and clamp (fix) the opposing edges of the blocks 29 and 29 in parallel with the reference line x0. Has been. Each of the support blocks 29 and 29 is formed of a ferromagnetic material (ferromagnetic material) such as a steel material, and has a characteristic of being magnetized by generating magnetic induction by the magnetic force of the magnet units 10 and 10 described later. In addition, the engagement rods 27 described above are disposed on both sides of the support blocks 29 and 29 in the x-axis direction, and a total of four engagement rods 27 are disposed on the clamp machine 2.
[0040]
FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. As shown in FIG. 4, the upper surfaces of the support blocks 29 and 29 are both substantially horizontal and substantially flush. Further, one magnet unit 10 is disposed above each support block 29, 29. Clamp plates 30, 30 are attached to the lower end portions of the magnet units 10, 10 so as to face the upper surfaces of the support blocks 29, 29. The lower surfaces of the clamp plates 30, 30 and the upper surfaces of the support blocks 29, 29 Is substantially parallel. The clamp plates 30, 30 are members that are directly attracted to the workpieces W1, W2 in the magnet units 10, 10, and are formed of a ferromagnetic material that is magnetized by magnetic induction.
[0041]
Further, one ball screw nut 32 is fixed to the lower part of the moving frames 5 and 5, and each ball screw nut 32, 32 is screwed one by one with a ball screw shaft 31 whose axis is oriented in the y-axis direction. Are combined. The two ball screw shafts 31, 31 are pivotally supported by bearings 33, 33 at the end on the reference line z 0 side, while the end on the side opposite to the reference line z 0 is connected to different servo motors 9, 9. It is connected. For this reason, the mounting tables 4 and 4 'can reciprocate in the y-axis direction by rotationally driving the servo motors 9 and 9.
[0042]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1 and shows a state in which the reference guide block 28 is in the retracted position. As shown in FIG. 5, one guide rail 15 is provided on each side of the lower end surface of the horizontal frame 14 in the y-axis direction. The two guide rails 15 and 15 move the moving frame 11. Is suspended below the horizontal frame 14 so as to be movable in the x-axis direction. The moving frame 11 is provided with beam portions 11a and 11b below the pair of guide rails 15 and 15, respectively. The above-described guide rod 12 is inserted through the beam portion 11a, and a bracket 34 is attached to an end portion (left side in FIG. 5) of the guide rod 12 on the reference line z0 side.
[0043]
The bracket 34 supports the magnet unit 10 in a suspended state. A guide rod 35 whose axis is oriented in the z-axis direction is inserted into the bracket 34 so as to be slidable in the z-axis direction. The upper portion of the magnet unit 10 is attached to the lower end of the guide rod 35. ing. Therefore, the magnet unit 10 can be reciprocated in the y-axis and z-axis directions by the guide rod 12 and the guide rod 35. In addition, the guide rod 12, the bracket 34, the guide rod 35, and the magnet unit 10 are mounted on the beam portion 11b in the same manner as the beam portion 11a. The members 12, 34, The members 35, 10 and the members 12, 34, 35, 10 attached to the beam portion 11b are symmetrical with respect to the reference line z0.
[0044]
A reference surface 28 a and a reference surface 28 b are formed on both end surfaces in the y-axis direction of the reference guide block 28. The reference surface 28a is an end surface against which the edge of one workpiece W1 (right side in FIG. 5) is abutted, and the reference surface 28b is an end surface against which the edge of the other workpiece W2 (left side in FIG. 5) is abutted. The reference surface 28a and the reference surface 28b are formed as smooth surfaces that face in opposite directions and are parallel to each other.
[0045]
FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 and illustrates the relationship between the contour shape of each reference surface 28a, 28b of the reference guide block 28 and the contour shape of the edges of the workpieces W1, W2. It is a plane (xy plane) figure for doing. As shown in FIG. 6A, both the edge E1 of the workpiece W1 and the edge E2 of the workpiece W2 have a substantially linear outline. For this reason, in the butt welding of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2, the ideal weld line L is a straight line that matches the reference line x0. In such a case, the reference surface 28a and the reference surface 28b of the reference guide block 28 are formed in a linear outline that matches the locus of the ideal weld line L. When the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are abutted against the reference surfaces 28a, 28b, the postures of the workpieces W1, W2 are corrected so that the directions of the edges E1, E2 are parallel to each other. is there.
[0046]
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. Note that the cross-sectional view taken along the line VII′-VII ′ of FIG. 2 is substantially the same as the left-right inverted version of FIG.
[0047]
As shown in FIG. 7, the moving frame 11 suspended from the horizontal frame 14 is provided with the bracket 34 described above at the center in the x-axis direction. The bracket 34 is formed in a long shape in the x-axis direction, and the above-described guide rods 35 are respectively inserted into both ends of the longitudinal direction. The moving frame 11 is provided with a pair of air cylinders 36, 36 inside the two guide rods 35, 35. The pair of air cylinders 36, 36 reciprocate the magnet unit 10 in the z-axis direction. It is a drive device to be moved.
[0048]
The cylinder rods 36a and 36a of the air cylinders 36 and 36 protrude downward in the z-axis, and the upper portion of the magnet unit 10 is attached to the tips of the cylinder rods 36a and 36a. In the magnet unit 10, a plurality of clamp plates 30 (for example, a total of 11 plates) are arranged adjacent to each other with a slight gap (about several millimeters) in the x-axis direction. The support block 29 is provided over almost the entire region in the x-axis direction. Here, the details of the magnet unit 10 will be described with reference to FIG.
[0049]
FIG. 8A is an enlarged view of the magnet unit 10 shown in FIG. As shown in FIG. 8A, the magnet unit 10 has a plurality of (for example, a total of 11) magnet modules 41 arranged in parallel in the x-axis direction on the housing 40, and each magnet module 41 is clamped. A magnet main body 42 to which the plate 30 is attached at the lower end, and a holder member 43 that suspends the magnet main body 42 from the housing 40 so as to be vertically movable in the z-axis direction are provided. The magnet body 42 is a substantially columnar body formed of a ferromagnetic material, and its axis is directed in the z-axis direction. Inside the magnet body 42, an axial core portion 42a is provided around the central axis of the magnet main body 42, and a coil 42b is wound around the outer periphery of the axial core portion 42a. Each magnet module 41 is individually independent.
[0050]
According to the magnet body 42, a cylindrical outer wall portion 42c is provided on the outer periphery of the coil 42b. The outer wall portion 42c and the shaft core portion 42a are integrally formed, and the lower ends of the shaft core portion 42a and the outer wall portion 42c. The upper surface of the clamp plate 30 comes into contact with and is attached. Therefore, when the coil 42b is energized, the shaft core portion 42a, the outer wall portion 42c, and the clamp plate 30 are magnetized. The magnet main body 42 is provided in a cylindrical sleeve 44 provided on the bottom plate 40b of the housing 40 so as to be slidable in the z-axis direction. The upper end surface of the magnet main body 42 is above the magnet main body 42. A top plate 40a of the housing 40 is provided with a gap therebetween.
[0051]
The holder member 43 includes a rod 43a connected to the magnet body 42, an elastic spring 43b that urges the rod 43a, and a locking nut 43c that locks the elastic spring 43b to the rod 43a. The upper end of the magnet main body 42 is attached to the lower end of the rod 43a, and the upper end portion of the rod 43a passes through the top plate 40a and protrudes upward from the housing 40. A locking nut 43c is screwed onto the upper end portion of the rod 43a, and an elastic spring 43b composed of a compression spring is interposed between the locking nut 43c and the top plate 40a. The magnet module 41 is biased upward in the z-axis direction (in the direction away from the support block 29) by the elastic restoring force of the elastic spring 43b.
[0052]
FIG.8 (b) is sectional drawing in the BB line of Fig.8 (a). As shown in FIG. 8 (b), a plurality of adjustment bolts 45 are screwed into the top plate 40a of the housing 40 corresponding to each magnet module 41, and the head of each adjustment bolt 45 is attached to the top plate 40a. Projecting from the plate 40 a toward the upper end surface of each magnet body 42. In addition, the upper end surface of the magnet main body 42 is in contact with the head of the adjustment bolt 45 and restricts the movement of the magnet main body 42 in the z-axis direction upward. Therefore, by adjusting the protruding amount of the adjusting bolt 45, the position of the clamp plate 30 in the z-axis direction can be changed, and the gaps 85 and 86 (see FIG. 10) between the clamp plate 30 and the support block 29 can be reduced. It can be changed according to the thicknesses t1 and t2 of the workpieces W1 and W2.
[0053]
Returning to FIG. On both sides of the magnet unit 10 in the x-axis direction, brackets 37 and 37 are disposed at positions facing the engaging rods 27 and 27 protruding from both sides of the support block 29 in the x-axis direction. Is formed with an engagement hole 37a into which the engagement rod 27 can be inserted. When the engagement rod 27 is protruded upward by the air cylinder 26 and inserted into the engagement hole 37a, the engagement rod 27 and the bracket 37 are engaged with each other. The mounting table 4 ′ and the magnet unit 10 can be integrally connected.
[0054]
Furthermore, a pair of reference guide blocks 28 are arranged symmetrically in the x-axis direction of the clamp machine 2. From both sides of each reference guide block 28 in the x-axis direction, guide rods 38, 38 whose axis is directed in the z-axis direction are suspended downward, and the guide rods 38, 38 can slide on the base frame 6. Are attached to each. An air cylinder 39 fixed to the foundation frame 6 is disposed between the two guide rods 38, 38. The air cylinder 39 is a drive device that moves the reference guide block 28 up and down in the z-axis direction. . In the air cylinder 39, a cylinder rod 39a protrudes upward in the z-axis, and the tip of the cylinder rod 39a is connected to the lower portion of the reference guide block 28.
[0055]
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the laser welding machine 1. The laser welding machine 1 includes a control unit 50 that performs position control and torque control of each part of the clamp machine 2. The control unit 50 mainly includes a CPU 51, a ROM 52, a RAM 53, an input / output port 54, A monitor 55, an input unit 56, and an interface 57 are provided. The CPU 51, the ROM 52, and the RAM 53 of the control unit 50 are connected to each other via a bus line, and the bus line is connected to the input / output port 54, respectively. The input / output port 54 further includes a monitor 55, an input unit 56, an interface 57, motor drivers 58 to 60, current detection circuits 61 and 62, encoders 63 to 65, a solenoid valve driver 66, and a magnet driver. 83 and 84 are connected.
[0056]
The CPU 51 is an arithmetic device that controls each part connected to the input / output port 54 in accordance with a control program stored in the ROM 52 and executes the operation of each part of the clamp machine 2 and the welding unit 3. The ROM 52 is a non-rewritable non-volatile memory that stores control programs executed by the laser welding machine 1 and fixed value data. The RAM 53 temporarily stores various data when each operation of the laser welding machine 1 is executed. Is a rewritable volatile memory for storage. In the RAM 53, when torque control is performed on the servo motor 9 that drives the moving frame 5, a limit torque for storing a limit torque value that is set to limit the output of the servo motor 9 to less than the maximum torque value. A value memory 53a is provided. The RAM 53 is always supplied with power from a backup power source (not shown), and the data stored in the RAM 53 is retained even after the laser welding machine 1 is turned off.
[0057]
The monitor 55 is a display device for displaying various parameter settings necessary for controlling the operation of the laser welding machine 1 and other information related to the laser welding machine 1, and the input unit 56 is configured to display various parameters. It is operated by an operator when performing an input operation or manually operating the laser welding machine 1. The interface 57 is for transmitting and receiving various signals and data to and from the welding unit 3 that welds the workpieces W1 and W2 clamped by the clamping machine 2 with a laser beam, and is connected to the welding unit 3. Yes.
[0058]
The motor drivers 58 and 59 are drive circuits that control the drive current of the servo motor 9 that is a DC motor, and the motor driver 60 is a drive circuit that controls the drive current of the servo motor 18 that is a DC motor. One servo motor 9, 9 is connected to the output terminals of the motor drivers 58, 59, and a current detection circuit 61 for detecting the current value flowing from the motor driver 58, 59 to each servo motor 9, 9 is detected. , 62 are connected. The output torque values of the servo motors 9 and 9 can be obtained based on the current values detected by the current detection circuits 61 and 62.
[0059]
The encoders 63 to 65 are sensors for detecting the rotational displacement of the servo motors 9, 9, and 18, and based on the rotational displacement detected by the encoders 63 to 65, the y-axis of the mounting tables 4 and 4 ′. The direction coordinate value and the x-axis direction coordinate value of the magnet units 10 and 10 can be obtained. The control unit 50 adjusts the amount of rotation of the servo motors 9, 9, 18 based on the obtained coordinate values, and places the placement tables 4, 4 ′ (or the moving frames 5, 5) or the magnet units 10, 10 (or moving frame 11) is controlled to the target position.
[0060]
The solenoid valve driver 66 controls the solenoid valves 67 to 82 connected to the four air cylinders 13, the four air cylinders 26, the four air cylinders 36 and the four air cylinders 39, respectively. Circuit. The solenoid valves 67 to 82 switch the compressed air supply path to reciprocate the cylinder rods of the air cylinders 13, 26, 36, 39, and stop the supply of the compressed air to stop the air cylinders 13, 26, 36, 39. The cylinder rods 26, 36, and 39 are made freely movable. The magnet drivers 83 and 84 are circuits for changing the magnetic force generated by each magnet module 41 by adjusting the energization amount to each magnet module 41 of the magnet units 10 and 10.
[0061]
Next, the operation of the laser welding machine 1 configured as described above will be described. FIGS. 10 to 14 used in the following description are cross-sectional views when each part of the laser welding machine 1 shown in FIG. 5 operates. First, the servo motor 18 is rotated, the moving frame 11 is moved upstream in the x-axis direction (right side in FIG. 1), and the moving frame 11 is positioned at the upper position of the front table 19 (two-dot chain line in FIG. 1). The Two workpieces W1 and W2 (not shown) arranged in the y-axis direction are placed on the front table 19, and after the moving frame 11 is stopped, the air cylinders 36, 36, 36, and 36 are used for magnets. The units 10 and 10 are lowered, and the magnet drivers 83 and 84 energize the magnet modules 41 of the magnet units 10 and 10.
[0062]
On the other hand, when the workpieces W1 and W2 are pushed up by the plurality of push rods 20 along with this energization, the workpiece W1 is attracted to each clamp plate 30 of one magnet unit 10, and each clamp plate 30 of the other magnet unit 10 is attracted. The workpiece W2 is adsorbed to. After this suction, when the magnet units 10 and 10 are raised by the air cylinders 36, 36, 36 and 36 and the push rod 20 is lowered, the workpieces W 1 and W 2 are lifted above the front table 19. After lifting the workpieces W1 and W2, the servo motor 18 is rotated, the moving frame 11 is moved downstream in the x-axis direction (left side in FIG. 1), and the moving frame 11 is positioned above the placement tables 4 and 4 ′ (see FIG. If the laser welding machine 1 is positioned at a solid line in FIG. 1, the laser welding machine 1 is in the state shown in FIG.
[0063]
In the state shown in FIG. 5, the engagement holes 37a of the four brackets 37 described above are positioned above the four engagement rods 27 (see FIG. 3). When the four engagement rods 27 are raised to the uppermost position, the engagement rods 27 are inserted into the engagement holes 37a, and the engagement rods 27 and the brackets 37 facing each other are engaged with each other. As a result, the mounting table 4 and the magnet unit 10 disposed on the upstream side in the y-axis direction (right side in FIG. 5) with respect to the reference line z0 in FIG. 5 are integrally connected, and in FIG. The mounting table 4 ′ disposed on the downstream side in the direction (left side in FIG. 5) and the magnet unit 10 are integrally connected.
[0064]
Thereafter, when the solenoid valves 67 to 70 are switched to the neutral state by the solenoid valve driver 66, the air cylinders 13, 13, 13, and 13 are in a state in which the cylinder rods can move in the y-axis direction. As a result, when the moving frames 5 and 5 that support the mounting tables 4 and 4 ′ are moved in the y-axis direction by the servo motors 9 and 9, one magnet unit 10 (right side in FIG. 5) is mounted on the mounting table 4. The other magnet unit 10 (left side in FIG. 5) is movable together with the mounting table 4 ′ in the y-axis direction. In addition, when the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other, the magnet units 10 and 10 are not displaced relative to the mounting tables 4 and 4 ′ in the y-axis direction. Alignment accuracy can be ensured.
[0065]
Thereafter, when the magnet units 10, 10 are lowered to the lowest position by the air cylinders 36, 36, 36, 36, the laser welding machine 1 enters the state shown in FIG. As shown in FIG. 10, with the magnet units 10, 10 in the lowest position, a clearance 85 larger than the thickness t1 of the workpiece W1 is secured between the clamp plate 30 and the support block 29 facing each other across the workpiece W1. A clearance 86 larger than the thickness t2 of the workpiece W2 is secured between the clamp plate 30 and the support block 29 facing each other with the workpiece W2 interposed therebetween.
[0066]
Therefore, with the clearances 85 and 86 secured, the air cylinders 39 and 39 raise the reference guide block 28 from the lowest position (retracted position) shown in FIG. 10 to the highest position (contact position) shown in FIG. Then, as shown in FIG. 11, the reference surface 28a of the reference guide block 28 is opposed to the edge E1 of the workpiece W1, while the reference surface 28b is opposed to the edge E2 of the workpiece W2. As shown in FIG. 11, the workpieces W <b> 1 and W <b> 2 have their edge ends E <b> 1 and E <b> 2 protruding from the front end surfaces of the support blocks 29 and 29 and the front end surfaces of the clamp plates 30 and 30 toward the reference guide block 28 arrangement side. Are attracted to the clamp plates 30, 30 respectively.
[0067]
Since the support blocks 29 and 29 slightly protrude from the clamp plates 30 and 30 toward the side where the reference guide block 28 is disposed, the movable frames 5 and 5 are moved from the retracted position shown in FIG. When the tip end surface of the workpiece W is moved to a position just before the contact with the reference surfaces 28a and 28b (see FIG. 12), the edge E1 of the workpiece W1 is moved to the reference surface 28a of the reference guide block 28 during the movement. And the edge E2 of the workpiece W2 is abutted against the reference surface 28b of the reference guide block 28.
[0068]
At this time, the magnetic force of each magnet module 41 of the magnet units 10 and 10 is adjusted by the magnet drivers 83 and 84 to such a weak magnetic force that the workpieces W1 and W2 can slide on the clamp plates 30. When the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are inclined with respect to the reference surfaces 28a, 28b in the xy plane, the workpieces W1, W2 slide on the clamp plate 30 and the edges E1 thereof. , E2 can be position-corrected in a posture facing the reference planes 28a, 28b.
[0069]
As a result, the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are corrected in a direction that matches the reference line x0 (ideal weld line L). In addition, when the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted against the reference guide block 28 and slide on the clamp plate 30, the gap between the support blocks 29 and 29 and the clamp plates 30 and 30 is as described above. Since the gaps 85 and 86 are provided, it is possible to prevent the workpieces W1 and W2 and the support blocks 29 and 29 from being damaged due to rubbing.
[0070]
As shown in FIG. 12, after the workpieces W1 and W2 are brought into contact with the reference guide block 28 and the posture is corrected, the magnetic forces of the magnet modules 41 of the magnet units 10 and 10 are changed to strong magnetic forces by the magnet drivers 83 and 84. Then, the support blocks 29 and 29 are magnetized under the influence of the magnetic fields of the clamp plates 30 and the workpieces W1 and W2 magnetized by the magnet modules 41. Due to this magnetization, a magnetic attractive force (magnetic attractive force) is generated between the workpieces W1 and W2 and the support blocks 29 and 29 that are vertically opposed thereto.
[0071]
As a result, the magnet main bodies 42 of the magnet units 10 and 10 slide in the sleeves 44 against the biasing force of the elastic springs 43b and are drawn toward the support blocks 29 and 29. As a result of the drawing, the gaps 85 and 86 between the clamp plates 30 and the support blocks 29 and 29 of the magnet units 10 and 10 are reduced. As a result, as shown in FIG. While being attracted between the ten magnetized clamp plates 30 and the magnetized support blocks 29, 29, they are firmly restrained.
[0072]
After the workpieces W1 and W2 are constrained between the magnet units 10 and 10 and the support blocks 29 and 29, as shown in FIG. 13, the position of the moving frames 5 and 5 is controlled so that the position shown in FIG. Then, the reference guide block 28 is further lowered to the lowest position by the air cylinders 39, 39. For this reason, the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are sufficiently separated from the reference surfaces 28a and 28b before the reference guide block 28 is lowered, so that the edges of the workpieces W1 and W2 are lowered by the lowering of the reference guide block 28. It is possible to prevent E1 and E2 and the reference surfaces 28a and 28b from rubbing and being damaged.
[0073]
After the descent of the reference guide block 28 is completed, the moving frames 5, 5 are moved toward the reference line z0, and the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are brought into contact with each other. Here, one of the moving frames 5 and 5, for example, the moving frame 5 (right side in FIG. 13) that supports the mounting table 4 is controlled from the position control method by the servomotor 9 and the output of the servomotor 9. It is switched to a torque control system that limits the torque to be equal to or less than the limit torque value stored in the limit torque value memory 53a.
[0074]
For this reason, the moving frame 5 that supports the mounting frame 4 is moved toward the downstream side in the y-axis direction (left side in FIG. 13) by the torque-controlled servo motor 9 while moving to support the mounting table 4 ′. The frame 5 (left side in FIG. 13) is moved to the upstream side in the y-axis direction (right side in FIG. 13) so that the edge E2 of the workpiece W2 coincides with the reference line z0 by position control using the servo motor 9 as a driving device. The When the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other as shown in FIG. 14 by this movement, the edge E1 of the workpiece W1 is below the limit torque value on the edge E2 of the workpiece W2 on the reference line z0. It is pressed by the pressing force. Therefore, even if there are curves or burrs at the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 that should be linear, the curves and burrs can be crushed by pressing between the workpieces W1 and W2. The degree of adhesion between E1 and E2 can be increased.
[0075]
As shown in FIG. 14, when the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are abutted with each other, the laser head 3a of the welding unit 3 is lowered, and laser light is irradiated between the edges E1, E2 by the laser head 3a. Meanwhile, the welding unit 3 is moved from the upstream side in the x-axis direction (right side in FIG. 1) to the downstream side (left side in FIG. 1) by the servo motor 24, and the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are welded. Even during this welding, a pressing force acts between the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 that are abutted, so that the metal melted by the laser beam melts and remains between the edges E1 and E2. Can further reduce the gap. Further, since the servo motor 9 that drives the mounting table 4 ′ that constrains the workpiece W2 can output up to the maximum torque, it is not pushed back by the pressing force of the workpiece W1, and the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are not pushed back. The abutting position does not move from the reference line z0.
[0076]
After the welding is completed, the laser head 3a is raised, and the magnet drivers 83 and 84 stop energizing the magnet modules 41 of the magnet units 10 and 10. Thereby, the magnetic force of each magnet module 41 is lost, and the joined works W1 and W2 are detached from the magnet units 10 and 10 and placed on the placement tables 4 and 4 ′. Thereafter, the magnet units 10, 10 are raised to the uppermost position by the four air cylinders 36, while the four engagement rods 27 are lowered to the lowermost position by the four air cylinders 26. Each engagement rod 27 is removed from the joint hole 37a.
[0077]
As a result, the mounting tables 4 and 4 ′ can move separately from the magnet units 10 and 10, and then the solenoid valves 67 to 70 are switched by the solenoid valve driver 66, and the air cylinders 13, 13, 13 are switched. , 13 move the magnet units 10, 10 to the positions shown in FIG. On the other hand, the moving frames 5 and 5 that support the mounting tables 4 and 4 ′ are moved to the positions shown in FIG. 5 by the servo motors 9 and 9 after the workpieces W1 and W2 after welding are conveyed to the next process. The Thereafter, the operation in which the next workpieces W1, W2 are picked up from the front table 19 is performed again.
[0078]
As described above, according to the laser welding machine 1 of the present embodiment, as in the prior art, only one of the edges of the workpieces W1 and W2 is abutted against the reference guide block 28 by the clamp machine 2, and the posture is set. And the posture of the other workpiece can be corrected using the edge of one workpiece whose posture is corrected as a reference plane. However, in this embodiment, a set of two works W1 and W2 to be abutted by the clamp machine 2 are respectively abutted against the reference surfaces 28a and 28b of the reference guide block 28, and the respective postures are abutted. It is corrected to a direction suitable for.
[0079]
For this reason, the edge of the workpiece on the non-reference side leans against the edge of the workpiece on the reference side while the edge of the workpiece on the non-reference side is tilted, as in the conventional method or the conventional method in which one of the workpieces W1 and W2 is corrected as the reference. Accidents that damage the edge of the reference workpiece can be prevented. In addition, since the workpieces W1 and W2 are separately abutted against the reference guide block 28 and are subjected to posture correction (position correction), there is a problem of overlap between the workpieces during the abutment and the riding phenomenon that have been a problem in the conventional method and the conventional method. It is possible to prevent the occurrence, the accuracy stability when the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other can be remarkably improved, the operating rate of the apparatus can be improved, and the occurrence rate of defects can be reduced.
[0080]
Further, the biasing force of the magnet main body 42 by the elastic spring 43b is the attracting force of each magnet module 41 in a state where the workpieces W1, W2 are attracted and restrained by both the support block 29 and the clamp plate 30 (main clamp state). As shown in FIG. 12, the clamp plate 30 on which the workpieces W1 and W2 are attracted is separated from the support block 29 by the clearances 85 and 86 (temporary clamp state). This is the minimum force required to lift. Therefore, the biasing force of the elastic spring 43b does not cause a large loss of the magnetic attractive force of the magnet module 41 acting in the opposite direction. In the present embodiment, the urging force of the elastic spring 43b during the main clamping is about 5 kgf, whereas the workpiece attracting force by the clamp plate 30 of the magnet module 41 can be about 200 kgf.
[0081]
In addition, as described above, when the workpieces W1 and W2 are clamped, the magnetic force of a plurality of (total 22) magnet modules 41 is used, so that a magnetic attractive force is generated between the support block 29 and the clamp plate 30. The reaction force of the magnetic attractive force does not act on the structure that supports the magnet unit 10 and the support block 29, the members 4, 4 ', 5, 5, 6, 11, 14, and the like. Accordingly, each part of the laser welding machine 1 as a whole can be reduced in rigidity. Therefore, in the laser welding machine 1, a plurality of devices having different functions such as the clamp machine 2, the welding unit 3, and the moving frame 11 functioning as a conveying device for the workpieces W1 and W2 are impaired in accuracy required for the design of each device. Without being integrated into the same frame structure.
[0082]
Further, when the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted with each other, for example, the workpiece on the non-reference side compared to the magnetic force of each magnet module 41 of the magnet unit 10 that clamps the workpiece W2 on the reference side. If the magnetic force of each magnet module of the magnet unit 10 that clamps W1 is slightly weakened, the non-reference-side workpiece W1 can be allowed to move slightly between the support block 29 and the clamp plate 30. In this case, it is also possible to generate a strong magnetic force by applying a voltage exceeding the rating to each magnet module 41 of the magnet unit 10 that restrains the workpiece W2 on the reference side.
[0083]
When the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other (see FIG. 14), each magnet module 41 of one magnet unit 10 and each magnet of the other magnet unit 10 are magnetized by the magnet drivers 83 and 84. Module 41 And magnetize each Can be made. In such cases And work W1 is One magnet unit 10 Magnetized and workpiece W2 is Magnetized by the other magnet unit 10 By these magnetizations Between the edges E1 and E2 of both workpieces W1 and W2 Magnetic attraction occurs, this Edges E1, E2 of both workpieces W1, W2 due to magnetic attraction But adsorption Is As a result, the gap between the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 after the abutment But Further reduction Be done .
[0084]
Moreover, since each magnet module 41 of the magnet unit 10 is suspended from the housing 40 in a state where each magnet module 41 is independent by each holder member 43, the magnet unit 10, the magnet module 41, the magnet body 42, the holder Even if the mechanical accuracy of the member 43 or the like is somewhat poor, the workpieces W1 and W2 can be reliably clamped. In addition, since the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted with each other without guiding both ends of the workpieces W1 and W2 in the x-axis direction, deformation or distortion caused by guiding both ends of the workpieces W1 and W2 in the x-axis direction. It is possible to prevent the deterioration of the butting accuracy between the workpieces W1 and W2 due to such deformation and distortion.
[0085]
By the way, when the butted surfaces of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are displaced with respect to the ideal weld line L (reference lines x0 and z0), the laser light emitted from the laser head 3a is supported by the support blocks 29 and 29. May cause a decrease in laser light output, resulting in poor welding. However, in the laser welding machine 1 of the present embodiment, since the butt accuracy of the workpieces W1, W2 is improved as described above, the butt surfaces of the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are ideal weld lines L. (Or the reference line x0, z0) can be more accurately matched, and welding defects due to interference between the laser beam and the support blocks 29, 29 can be prevented.
[0086]
Also, the workpieces W1 and W2 that are abutted with high precision by the clamp machine 2 are welded by a laser head 3a that is moved following the seams (joined portions) of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2. As a result, the stability during welding can be dramatically improved, and the occurrence of poor welding can be further reduced.
[0087]
Next, a modification of the above embodiment will be described. The laser welding machine of the second embodiment has moving frames 5 and 5 in the case where the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 shown in FIG. 14 are brought into contact with the laser welding machine 1 of the first embodiment. Both of these control methods are changed to position control by servo motors 9 and 9. Specifically, in the laser welding machine 1 of the second embodiment, the moving frames 5 and 5 that support the mounting frames 4 and 4 ′ are separately driven by the servo motors 9 and 9 to separately control the position. The positions E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are controlled so as to coincide with the reference lines x0 and z0.
[0088]
When the processing accuracy of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 is within the allowable limit, the workpiece W1 is pressed against the workpiece W2 by torque control as in the first embodiment, and the curvature of the edges E1 and E2 Even if the burrs are not crushed, it may be possible to ensure a sufficient degree of adhesion between the edges E1 and E2. In such a case, as described above, the moving frames 5 and 5 are separately driven by the servo motors 9 and 9 to separately control the positions thereof, so that the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 can be moved with a minimum force. Since they can be matched, it is possible to prevent bending of the materials of the workpieces W1 and W2, which is an adverse effect of torque control. Further, the reaction force applied to the servomotors 9 and 9 via the support blocks 29 and 29 and the magnet units 10 and 10 due to the thermal expansion of the workpieces W1 and W2 due to welding heat is not affected by the torque control by the torque control. , 9 within the range of the maximum output torque.
[0089]
In the laser welding machine of the third embodiment, the position of the moving frames 5 and 5 is controlled so that the laser welding machine of the second embodiment described above aligns the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 with the reference lines x0 and z0. On the other hand, when the positions of the moving frames 5 and 5 are controlled, the target positions of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are slightly shifted from the reference lines x0 and z0 so that the distance between the workpieces W1 and W2 is increased. Is applied with a slight pressing force.
[0090]
In the laser welding machine of the third embodiment, when the moving frames 5 and 5 are controlled in position, the target position in the y-axis direction of the edge E1 of the workpiece W1 is slightly shifted from the reference lines x0 and z0 to the downstream side in the y-axis direction ( The target position in the y-axis direction of the edge E2 of the workpiece W2 is slightly shifted to the upstream side in the y-axis direction from the reference lines x0 and z0 (for example, about 0 mm to 0.2 mm). ), The output torque of the servo motors 9 and 9 is increased in accordance with the amount of deviation of both of them, and the increased output torque slightly increases between the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2. The pressing force can be applied. Moreover, even in such a case, the reaction force applied to the servomotors 9 and 9 via the support blocks 29 and 29 and the magnet units 10 and 10 due to the thermal expansion of the workpieces W1 and W2 due to welding heat is limited by torque control. Therefore, the servo motors 9 and 9 can be borne within the range of the maximum output torque.
[0091]
FIG. 6B is a plane for explaining the relationship between the contour shape of each reference surface 28a, 28b of the reference guide block 28 and the contour shape of the edges of the workpieces W1, W2 in the laser welding machine of the fourth embodiment. It is a (xy plane) figure.
[0092]
The laser welding machine of the fourth embodiment is obtained by changing the shape of the reference guide block 28 with respect to the first embodiment described above. As shown in FIG. 6B, when the edge E1 of the workpiece W1 and the edge E2 of the workpiece W2 have contours that are substantially coincident with each other (shown in a curved shape in the drawing), these In the butt welding of the edge ends E1 and E2, the ideal weld line L has a concavo-convex shape that substantially matches the contour of the edge ends E1 and E2. In such a case, when the contours of the reference surface 28a and the reference surface 28b are formed so as to substantially coincide with the locus of the ideal weld line L, the contour of the reference surface 28a becomes the contour of the edge E2 of the workpiece W2, and the contour of the reference surface 28b. The contour has a shape that matches the contour of the edge E1 of the workpiece W1.
[0093]
Therefore, if the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted against the reference surfaces 28a and 28b formed in this way, even the uneven edges E1 and E2 can be accurately abutted. it can. Moreover, since the workpieces W1 and W2 are welded by the laser head 3a that moves following the seam (joint) of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2, the edges E1 and W2 of the workpieces W1 and W2 are welded. Since E2 is uneven, welding with a laser beam can be realized even if the weld line is uneven.
[0094]
The present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be easily made without departing from the spirit of the present invention. It can be guessed.
[0095]
For example, if the twin spot beam method is adopted for the laser head 3a of the present embodiment, the burrs and the like of the seam portions of the workpieces W1 and W2 can be melted before the main welding by the laser head 3a. As a result, the butt accuracy of the workpieces W1, W2 can be further improved. Even if the laser head 3a is a single spot method, the same effect as that of the twin spot beam method can be obtained by adopting the yag laser method.
[0096]
In this embodiment, the magnet units 10 and 10 are disposed above and the support blocks 29 and 29 are disposed below. However, the positional relationship is not necessarily limited to this. For example, the magnet unit and the support block May be arranged upside down. In the present embodiment, the support blocks 29 and 29 magnetized by the magnet modules 41 are disposed on the side facing the magnet units 10 and 10, but the support blocks themselves may be magnets. In the present embodiment, the opposing surfaces of the clamp plate 30 and the support block 29 are formed in a plane parallel to each other. However, the opposing surfaces of the clamp plate and the support block are not necessarily limited to planes, and the workpiece to be clamped is clamped. You may form in the surface shape which adapts to uneven | corrugated shape.
[0097]
In this embodiment, an electromagnet is used as the magnet module 41. However, the magnet module is not necessarily limited to an electromagnet, and a permanent magnet or a permanent electromagnetic magnet is used as long as the magnetic force can be increased or decreased. May be. For example, when a permanent magnet is used, a permanent magnet that magnetizes the clamp plate and a moving mechanism that moves the permanent magnet up and down in the z-axis direction are provided in the magnet module, and the moving mechanism is controlled by a magnet driver. By moving up and down, the strength of the magnetic field of the permanent magnet acting on the clamp plate is adjusted to adjust the attractive force of the clamp plate.
[0098]
When a permanent electromagnetic magnet is used, a permanent magnet that magnetizes the clamp plate and an electromagnet that cancels the magnetic field of the permanent magnet are provided in the magnet module, and the amount of current supplied to the electromagnet is controlled by a magnet driver. Thus, the strength of the magnetic field generated by the electromagnet is adjusted to adjust the attractive force of the clamp plate.
[0099]
Further, in the third embodiment, it has been described that when the workpieces W1 and W2 are abutted, the deviation amounts of the edges E1 and E2 with respect to the reference lines x0 and z0 are approximately 0 mm to 0.2 mm, for example. The amount of deviation is not necessarily limited to this value, and may be appropriately changed according to the beam width of the laser light and the amount of protrusion of the burr.
[0100]
【The invention's effect】
According to the abutting apparatus of claim 1, the reference guide includes a first reference surface for correcting the direction of the edge of the first workpiece and a second reference surface for correcting the direction of the edge of the second workpiece. Since it is provided, the postures of both the first and second workpieces can be individually corrected by abutting the edges of the first and second workpieces against the first and second reference surfaces. Therefore, there is an effect that it is possible to prevent one edge of the first or second workpiece from being inclined and damaging the other edge of the first or second workpiece.
[0101]
In addition, since both the first and second reference surfaces of the reference guide have outlines that substantially match the ideal weld line, when the posture of the first and second workpieces is corrected using the reference guide, the edge of the first workpiece Can be used as a substitute for the edge of the second workpiece, and a second reference surface with which the edge of the second workpiece is abutted can be used as a substitute for the edge of the first workpiece. Therefore, if the edge of the first workpiece is abutted against the first reference surface and the edge of the second workpiece is abutted against the second reference surface, the edge of the first workpiece matches the edge of the second workpiece. In addition, the edge of the second workpiece can be corrected to a posture that matches the edge of the first workpiece. As a result, when the workpieces are brought into contact with each other, the degree of adhesion between the edges of the workpieces can be increased. There is an effect that can be done.
[0102]
Moreover, the postures of the first and second workpieces can be accurately corrected so that the edges of the first and second workpieces coincide with each other regardless of the guide member as in the prior art. In addition, even if the dimensional accuracy and shape accuracy of the first and second workpieces are somewhat poor, the first and second workpieces can be more reliably provided that the edges of the first and second workpieces substantially match the ideal weld line. There is an effect that the edges can be brought into close contact with each other.
[0103]
Further, the first and second clamps magnetize each ferromagnetic material facing each magnet by increasing the magnetic force of each magnet by the magnetic adjustment means, and between each magnetized ferromagnetic material and each magnet. The work is restrained by sandwiching each work. Therefore, unlike the conventional clamp method in which the clamp plate is pressed by a mechanical spring or an air cylinder, an excessive load load does not act on the frame structure along with the restraint of each workpiece by the first and second clamps. The rigidity and strength of the frame structure of the butting device can be reduced, and as a result, the frame structure can be reduced in weight and size. Therefore, other devices such as a welding device and a conveying device can be integrated together in the frame structure of the abutting device.
[0104]
The butting device according to claim 2 has the effects of the butting device according to claim 1, and the magnets and the ferromagnetic bodies of the first and second clamps are in the vicinity of the edges of the first and second workpieces. Since they are disposed and extend in the extending direction of the ideal weld line, the vicinity of both edge ends of the first and second workpieces can be adsorbed and restrained along the extending direction of both edge ends. By constraining each workpiece in this way, there is an effect that it is possible to suppress the positional deviation between the two edges when the edges of the first and second workpieces are brought into contact with each other.
[0105]
When the clamp moving means is executed in a state where the reference guide is arranged at the contact position, in addition to the effect produced by the butt device according to claim 1 or 2, The first and second clamps are moved relative to the reference guide, and the edges of the first and second workpieces abut against the first and second reference surfaces of the reference guide. In such a case, the first and second clamps A gap larger than the thickness of each workpiece can be provided between the magnet and the ferromagnetic body.
[0106]
For this reason, when the first and second workpieces are abutted against the reference surface, each workpiece attracted by each magnet can be slid on each magnet while being separated from each ferromagnetic material. In addition, frictional resistance generated between each workpiece and each ferromagnetic material can be avoided, and further, there is an effect that the surface of each workpiece can be prevented from being scratched by friction with the surface of each ferromagnetic material.
[0107]
According to the butt device of claim 4, in addition to the effect of the butt device of claim 3, the first and second clamps are secured between the magnet and the ferromagnetic material by the gap adjusting means. Since the width of the play can be adjusted, even when a workpiece having a different thickness is handled, there is an effect that a play having a width suitable for the thickness of the work can be secured.
[0108]
According to the butting device of the fifth aspect, in addition to the effect produced by the butting device according to the third or fourth aspect, the magnetic force of the magnet is increased or decreased by the magnetic adjusting means, so It is possible to switch between a temporary clamp state in which the workpiece is attracted only to the magnet and a main clamp state in which the workpiece is attracted and adhered to both the magnet and the ferromagnetic body by opening and closing the clearance provided in the magnet. is there.
[0109]
In the butting device according to claim 6, in addition to the effect produced by the butting device according to claim 5, a plurality of magnets are arranged adjacent to each other in the extending direction of the ideal weld line on the first and second clamps. Therefore, there is an effect that the edge of each workpiece extending in the extending direction of the ideal weld line can be adsorbed almost continuously by the plurality of magnets. For this reason, there is an effect that it is possible to suppress the distortion of the workpiece, which is a concern when the edge of the workpiece is attracted by the magnet in the extending direction.
[0110]
Further, since the plurality of magnets are independently held by the holding member and are independently urged by the urging member, the magnetic force is strengthened by the magnetic adjustment means, and the urging force of the urging member is between the ferromagnet and the ferromagnet. When a strong magnetic attractive force acts, a plurality of magnets are independently attracted to the ferromagnetic material, and the plurality of magnets individually sandwich the work between the ferromagnetic material. In this way, a plurality of magnets share the work between the ferromagnetic material, so even if there is a slight deviation in the parallelism between the individual magnets and the ferromagnetic material, There is an effect that it can be firmly fixed to the ferromagnetic material.
[0111]
According to the abutting device of the seventh aspect, in addition to the effect produced by the abutting device according to any one of the first to sixth aspects, the clamp moving means is executed in a state where the reference guide is disposed at the retracted position. Then, the first and second clamps are moved relative to each other toward the ideal weld line, and the edges of the first and second workpieces are brought into contact with each other. When With the magnet of the second clamp The Magnetization By, The first workpiece magnetized by the magnet of the first clamp And second A second workpiece magnetized by the magnet of the clamp; Both works Magnetic attraction can be generated between the edges of the two. As a result, an attracting force due to magnetic attraction is generated between the edges of both workpieces to be abutted, so that the gap between the edges can be further reduced.
[0112]
According to the butt device according to claim 8, in addition to the effect of the butt device according to any one of claims 1 to 7, the magnet and the ferromagnetic body of the first clamp are connected by the connecting member, and the second Since the clamp magnet and the ferromagnetic material are connected by a connecting member, the first and second clamps are moved relative to the ideal weld line by the clamp moving means and the edges of the first and second workpieces are brought into contact with each other. There is an effect that it is possible to prevent the magnet of each clamp from moving relative to the ferromagnetic material. For this reason, there is an effect that it is possible to perform the abutting while preventing the displacement movement of each workpiece at the time of abutting the edges of the first and second workpieces and maintaining the positioning accuracy of each workpiece.
[0113]
According to the butt device of the ninth aspect, in addition to the effect of the butt device according to any one of the first to eighth aspects, the amount of energization to the electromagnet is controlled by the magnetic adjusting means, whereby the first clamp Since the magnetic force of each magnet of the second clamp can be instantaneously changed electrically, the response speed until changing from the temporary clamp state to the final clamp state is significantly higher than when using a mechanical method such as a pneumatic cylinder. There is an effect that the speed can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a laser welding machine equipped with a clamp machine which is an embodiment of a butting apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a partial side sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a partial cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6A is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 and is a plane for explaining the relationship between the contour shape of each reference surface of the reference guide block and the contour shape of the edge of each workpiece. (B) is a top view for demonstrating the relationship between the outline shape of each reference plane of the reference | standard guide block in the laser welding machine of 4th Example, and the outline shape of the edge of each workpiece | work.
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
8A is an enlarged view of a part of the magnet unit shown in FIG. 7, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of a laser welding machine.
10 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
11 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
12 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
13 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
14 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG. 5. FIG.
[Explanation of symbols]
2 Clamping machine (butting device)
9, 9 Servo motor (clamp moving means)
10, 10 Magnet unit (part of the first clamp, part of the second clamp)
27 Engaging rod (part of connecting member)
28 Reference Guide Block (Reference Guide)
28a, 28b Reference plane (first reference plane, second reference plane)
29, 29 Support block (ferromagnet of the first clamp, ferromagnet of the second clamp, part of the first clamp, part of the second clamp)
30 Clamp plate (part of magnet, electromagnet)
37 Bracket (part of connecting member)
39,39 Air cylinder (guide moving means)
40 Case (part of the holding member)
42 Magnet body (part of magnet, electromagnet)
43b Elastic spring (biasing member)
44 Sleeve (part of holding member)
45 Adjustment bolt (Space adjustment means)
83,84 Magnet driver (magnetic adjustment means)
85,86 Yuma
E1, E2 Edge of workpiece (edge of first workpiece, edge of second workpiece)
L Ideal welding line
W1, W2 work (first work, second work)
t1, t2 thickness (thickness of the first workpiece, thickness of the second workpiece)

Claims (9)

第1及び第2ワークの縁端が理想溶接線に一致するように第1及び第2ワークの姿勢をそれぞれ補正して、その補正された第1及び第2ワークの縁端同士を突合わせるための突合わせ装置において、
前記理想溶接線を境目に一方側に配設されると共に第1ワークを吸着する磁石とその磁石に対向配置される強磁性体とを有し、その強磁性体及び磁石間に第1ワークを介在させる第1クランプと、
前記理想溶接線を境目に他方側に配設されると共に第2ワークを吸着する磁石とその磁石に対向配置される強磁性体とを有し、その強磁性体及び磁石間に第2ワークを介在させる第2クランプと、
その第2及び第1クランプ間に配置可能で、その第1クランプ側の端面に形成され前記理想溶接線に略一致する輪郭を有する第1基準面と前記第2クランプ側の端面に形成され前記理想溶接線に一致する輪郭を有する第2基準面とを有する基準ガイドと、
その基準ガイドが第1及び第2ワーク間に配置される当接位置と前記基準ガイドが第1及び第2ワーク間に存在しない退避位置との間で前記基準ガイドを移動させるガイド移動手段と、
そのガイド移動手段により前記基準ガイドが当接位置に配置される場合にはその基準ガイドへ向けて、及び、その基準ガイドが前記ガイド移動手段により退避位置に配置される場合には前記理想溶接線へ向けて、前記第1及び第2クランプを相対移動させるクランプ移動手段と、
そのクランプ移動手段により移動される前記第1及び第2クランプの各磁石の磁力を調節する磁気調節手段とを備えていることを特徴とする突合わせ装置。
To correct the postures of the first and second workpieces so that the edges of the first and second workpieces coincide with the ideal weld line, and abut the corrected edges of the first and second workpieces. In the matching device of
A magnet that is disposed on one side of the ideal weld line and attracts the first workpiece and a ferromagnetic body that is disposed opposite to the magnet, and the first workpiece is disposed between the ferromagnetic body and the magnet. A first clamp to be interposed;
A magnet that is disposed on the other side with the ideal weld line as a boundary and that adsorbs the second workpiece and a ferromagnetic body that is disposed opposite to the magnet, and the second workpiece is interposed between the ferromagnetic body and the magnet. A second clamp to be interposed;
The first reference surface having a contour that can be disposed between the second clamp and the first clamp and has an outline that substantially coincides with the ideal weld line and is formed on the end surface on the second clamp side. A reference guide having a second reference surface having a contour matching the ideal weld line;
Guide moving means for moving the reference guide between a contact position where the reference guide is disposed between the first and second workpieces and a retracted position where the reference guide does not exist between the first and second workpieces;
When the reference guide is arranged at the contact position by the guide moving means, the ideal welding line is directed toward the reference guide and when the reference guide is arranged at the retracted position by the guide moving means. A clamp moving means for relatively moving the first and second clamps toward
And a magnetic adjusting means for adjusting the magnetic force of each magnet of the first and second clamps moved by the clamp moving means.
前記第1及び第2クランプの磁石及び強磁性体は、第1及び第2ワークの縁端の近傍にそれぞれ配設され、前記理想溶接線の延長方向にそれぞれ延設されていることを特徴とする請求項1記載の突合わせ装置。The magnets and ferromagnetic bodies of the first and second clamps are respectively disposed in the vicinity of the edge ends of the first and second workpieces, and extend in the extending direction of the ideal weld line, respectively. The butting device according to claim 1. 前記第1及び第2クランプは、前記基準ガイドが当接位置に配置される状態にて前記クランプ移動手段を実行する場合、前記磁石と前記強磁性体との間に第1及び第2ワークの厚みより大きな遊間が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の突合わせ装置。The first and second clamps are arranged between the magnet and the ferromagnetic body when the clamp moving means is executed in a state where the reference guide is disposed at the contact position. The butt | matching apparatus of Claim 1 or 2 provided with the clearance gap larger than thickness. 前記第1及び第2クランプは、前記磁石と前記強磁性体との間に確保される前記遊間の幅を調節する遊間調節手段を備えていることを特徴とする請求項3記載の突合わせ装置。4. The butt-matching device according to claim 3, wherein the first and second clamps are provided with a gap adjusting means for adjusting a width between the gaps secured between the magnet and the ferromagnetic body. . 前記第1及び第2クランプは、前記磁石を前記強磁性体へ向けて移動可能に保持する保持部材と、前記磁石を前記強磁性体から離間する方向へ付勢する付勢部材とを備え、
その付勢部材による付勢によって、前記第1及び第2クランプの前記磁石と前記強磁性体との間に設けられる前記遊間を確保するものであることを特徴とする請求項3又は4に記載の突合わせ装置。
The first and second clamps include a holding member that holds the magnet movably toward the ferromagnetic body, and a biasing member that biases the magnet in a direction away from the ferromagnetic body,
5. The clearance provided between the magnet of the first and second clamps and the ferromagnetic body is secured by urging by the urging member. Butting device.
前記第1及び第2クランプには、前記理想溶接線の延長方向に複数の前記磁石が隣接して並設され、
その複数の磁石は、前記保持部材によってそれぞれ独立に保持され、前記付勢部材によりそれぞれ独立に付勢されていることを特徴とする請求項5記載の突合わせ装置。
In the first and second clamps, a plurality of the magnets are arranged adjacent to each other in the extending direction of the ideal weld line,
The butting device according to claim 5, wherein the plurality of magnets are independently held by the holding member and are independently urged by the urging member.
前記磁気調節手段は、前記基準ガイドが退避位置に配置される状態にて前記クランプ移動手段を実行する場合、第1ワーク及び第2ワークの縁端間に磁気引力を生じるように、第1ワークが吸着される第1クランプの磁石と、第2ワークが吸着される第2クランプの磁石とを、それぞれ磁化させるものであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の突合わせ装置。When the clamp moving means is executed in a state where the reference guide is disposed at the retracted position, the magnetic adjustment means is configured to generate a magnetic attractive force between the edges of the first work and the second work. 7. The butt according to claim 1 , wherein the magnet of the first clamp to which the magnet is attracted and the magnet of the second clamp to which the second workpiece is attracted are magnetized, respectively. apparatus. 前記第1及び第2クランプは、前記磁石及び強磁性体を連結する連結部材を備えていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の突合わせ装置。The said 1st and 2nd clamp is provided with the connection member which connects the said magnet and a ferromagnetic body, The butt | matching apparatus in any one of Claim 1 to 7 characterized by the above-mentioned. 前記磁石は通電量に応じて磁力が変化する電磁石を備え、
前記磁気調節手段はその電磁石への通電量を制御するものであることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の突合わせ装置。
The magnet includes an electromagnet whose magnetic force changes according to the amount of current applied,
The butting device according to any one of claims 1 to 8, wherein the magnetic adjustment means controls an energization amount to the electromagnet.
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