JP4438661B2 - 溶接装置および部材把持機構 - Google Patents

Description

本発明は、各種部品を溶接接合する溶接装置および、溶接対象となる部材などを把持する部材把持機構に関する。

近年、データ通信の容量の増加、あるいはデータ通信の高速化の要望にあわせて、光通信システムの需要が拡大している。このような光通信システムを実現するために、信頼性の高い光通信モジュールが必要不可欠となってきている。

光モジュールでは、光源で発生した光情報を、光学系を用いてファイバの中心に入射するために、各部を構成する部品をサブミクロンオーダーで位置決めする必要がある。また、光通信モジュールを安定動作させるためには、光通信モジュールを構成する部材の接合に高い安定性が求められている。光通信モジュールに限らず、このような高精度の部品間の位置決めや接合の安定性といった要望を充たすために、レーザ溶接を用いた部材の固定が広く適用されている。

本発明は、一例として光通信モジュールなどのように高い接合精度および接合の安定性が要求される部品の接合を行う溶接装置および、このような装置に用いられる部材把持機構を特にその対象とする。

図１および図２は、レーザ溶接時のプロセスを示した図面である。図１（ａ）に示されるように、部品Ａと部品Ｂとを溶接する場合には、部品Ａと部品Ｂとを接触させ、接合部にレーザ光線を照射する。図１（ａ）の例では、部品Ｂの上に部品Ａを載置しているが、溶接される部品を水平方向、あるいは角度を持たせて配置してもよい。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に図示された部品Ａと部品Ｂとの接合面を拡大図示した図面である。図１（ｂ）に示されるように、部品の接合面にレーザ光線が照射されると、部品Ａおよび部品Ｂを構成する部材が溶融する。このとき、溶融した部材は加熱のために膨張する。

レーザ光線の照射により溶融した部材は、互いに混ざり合う。そして、図２（ａ）に示されるように、部材の冷却に応じて溶融していた部材が凝固する。これによって、部材Ａと部材Ｂとが接合される。なお、部材の凝固時には、図２（ａ）にて図示されるように部材が収縮する。

このような部材の溶融−凝固というプロセスはしかし、部品接合に対して悪影響を及ぼす。

第一に、図１（ｂ）に示される部材溶融時の膨張力、あるいは図２（ａ）に示される部材凝固時の収縮力によって、接合対象となる部材の変形、あるいは部品間の相対的な位置ずれが発生してしまう。

接合部の溶融時には、図１（ｂ）に矢印で図示される通り、溶融部に対して外側に部材が膨張する方向に力が加わる。一方、接合部の凝固時には、図２（ａ）に矢印で示される通り、凝固時に生じる部材の収縮によって、内向きに力が加わる。

図３は、レーザ溶接時の時間経過に応じた、部品にかかる力の様子を示した図面である。図において、横軸は時間を、縦軸は力を示している。

図３に示されるように、溶接加圧時に部品に力がかかり、また部材の溶融に応じて部材が膨張する方向に力が加わる。そして、レーザ照射が停止されると、部材が次第に冷却するのに応じて部材が収縮し、最終的には部品内に残留応力が残る。

光通信モジュールのように高精度による部品の位置決めが要求される製品では、部品溶接の結果生じる膨張・収縮による部材のわずかな変形や部品間の位置ずれによって、結合効率が低下してしまうという問題がある。

このような問題を解消するための方法として、接合される部品の保持剛性を全方向に対して高めて、溶接時に発生する部品のずれなどを押さえ込むことで、光通信モジュールの結合効率の低下を抑えることが試みられている。

図４は、接合部品を保持する機構を備えた溶接装置の模式図である。図において、１は部品Ａ、２は部品Ｂであり、ともに接合対象の部品である。また、３は部品Ａを把持する部品Ａ把持機構であり、高剛性によって部品Ａを把持する。４は部品Ｂを把持する部品Ｂ把持部である。５はレーザ光源であり、接合部８に向けてレーザ光線を照射するものである。なお、レーザ光源５の先端に図示される三角形は、接合部８に照射されるレーザ光線を模式的に図示したものである。

図４に図示した溶接装置では、部品が高剛性で把持されるため、溶接時に部材の膨張・収縮が発生しても部品のずれが生じず、光通信モジュールの結合効率低下を防止することが期待される。しかしながら、高い保持剛性を実現するためには、溶接装置の部品把持機構３、４などを、強固で容易に変形しないような部材により構成する必要がでてくる。そのため、このような溶接装置では装置全体が非常に大きなものとなってしまい、且つ製品の価格が高価なものとなる問題が生じる。

また、図４の例では、溶接される部品が高剛性で保持されていることから、溶接時に発生した膨張や収縮といった変形力が逃げ場を失う可能性があり、これによって問題が生じる恐れがある。

図５は、部材が膨張する場合の接合部８にかかる力の様子を示している図面である。部材が溶融した場合には、図５に矢印で示した通り、溶融した部材の膨張により、特に上下方向に向けて部品に大きな力がかかる。この部材の膨張力に耐えられない場合、接合される部品の間に位置ずれなどの変形が生じる。

図６は、このような変形が起きた状態を示した図面である。図６の例では、部品の上下方向への変形を抑えきれなかったために、保持されている部品に挫屈が生じ、部品が折れ曲がった例が示されている。この場合、接合面８には図示矢印方向に力が加わるが、これは図５に図示された膨張による力の加わる方向とは一致しておらず、これによって挫屈のような形で変形が生じる。部品が挫屈してしまうと、その変形量がわずかなものであっても、所望の接合精度を実現することができなくなり、光通信モジュールの場合には結合効率の低下という問題を生じる。

更に、溶接時に部品に残る残留応力が問題となる。図２（ｂ）に示されるように、溶接した部品間には残留応力が生じる。

図７は、接合面８に加わる残留応力の様子を示した図面であり、部品内の残留応力は図示矢印方向に働く。部材の溶融による膨張と、凝固冷却時の収縮が生じることで、溶接された部品内には、図３に残留応力が残る。

一般に、部品の信頼性を確認するためには、熱衝撃試験や恒温試験などが行われる。ここで、残留応力が部品に生じていると、これらの試験を行う際にアニール効果が発生し、応力が開放されることで接合された部品の変形が進んでしまうという問題が生じる。

更に、部品に残留応力が残っていると、時間の経過に応じて応力の開放が次第に進み、運用中の光通信モジュールなどの製品に変形が生じる可能性がでてくる。このように生じた光通信モジュールの変形は、光通信モジュールの不安定要因となってしまい、製品の安定性が著しく低下してしまうという問題を生じる。

なお、特許文献１には、鋼板のレーザ溶接時に、溶融による膨張力で鋼板の間隔が広がることを、クランクアームにより規制する技術が開示されている。

また、特許文献２には、レーザ溶接時に、溶接対象物をバネにより押圧する技術が開示されている。

また、特許文献３には、突き合わせ溶接時に、ワークを固定する技術が開示されている。
特開平１１−２７７２６４号公報 特開２００３−２０５３７９号公報 特開２００３−２９０９８２号公報 本発明はこのような問題点に鑑み、部品間の部品位置ずれが発生しにくい溶接装置を実現し、部品の接合精度を向上させることを目的とする。また、本発明は、このような溶接装置を簡易な構成かつ安価に提供することを目的とする。更に本発明は、部品のレーザ溶接に生じる残留応力を緩和することで、熱衝撃試験や恒温試験などの信頼性試験時に対する製品の耐久性を高め、安定した性能の製品を提供することを可能とすることを目的とする。

上記した課題は、第一の部材と第二の部材とを溶接する溶接部と、第一の部材と第二の部材との溶接時に生じる変形を逃がすように、第一の部材と第二の部材とを相対的に移動可能とする移動機構とを備えた溶接装置により解決される。

すなわち、移動機構によって第一の部材と第二の部材とを相対的に移動可能とすることで、溶接時の膨張・収縮により発生する変形力を効果的に逃がすことが可能となる。

特に、本発明では、移動機構が第一の部材あるいは第二の部材の少なくとも一方の自重を打ち消す機構を備えていることを特徴とする。

なお、この構成は第一の部材と第二の部材が垂直方向に配置されている場合に、特に効果が大きくなる。

また、上記課題は、第一の部材と第二の部材とを溶接する溶接部と、溶接時に発生する第一の部材および／または第二の部材に生じる変形を計測する計測手段と、第一の部材と第二の部材とを相対的に移動させる移動部と、計測手段による変形の計測結果に基づいて、変形を打ち消すように移動部を駆動する制御部とを備えた溶接装置により解決される。

この構成では、時間的に変化する変形力を逐次計測し、計測された変形力を打ち消すように移動部を積極的に駆動することで、より効果的に変形力を逃がすことを可能としている。

また、上記課題は、第一の部材を把持する第一の把持部と、第二の部材を把持する第二の把持部と、第一の把持部と前記第二の把持部とを特定の方向に相対的に移動させる移動機構とを備える部材把持機構により解決される。

特に、本発明は、移動機構を特定の方向に駆動する駆動部を更に備えることを特徴とする。

本発明によれば、部品溶接時に用いられる溶接装置あるいは部品把持機構を高剛性とする必要がないため、装置を小型化することが可能となる。

また、本発明によれば、溶接装置や部品把持機構を実現するにあたって複雑な構造を必要とはしないため、装置を安価とすることが可能となる。

本発明では、上記のように小型化且つ安価な溶接装置あるいは部品把持機構によって、溶接後の部品の変形や部品間の相対的な位置ずれを減少させることが可能となる。更に、本発明では溶接された部品内部に発生する残留応力を減少させることが可能である。これによって、環境の変化や継時変化に対して安定した製品を供給可能となるという、副次的な効果が達成される。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。

図８は、本発明の一実施形態による部材把持機構の要部を模式的に示した図面であり、部材把持機構を上から見た状態を図示している。図において、３は部品把持機構、１１は変形力逃がし機構となるリニアガイド（直動機構）である。

リニアガイド１１は、任意の方向に溶接時の部品の変形力を逃がすことができる構造となっている。図８の例では、リニアガイド１１は上下方向（図示前後方向）に可動となっており、この方向で溶接時に発生する変形力が吸収される。一方、リニアガイド１１は上下方向以外の方向への移動が規制されている。なお、リニアガイド１１を移動可能とする機構の具体的な例は、追って詳述する。

部品把持機構３は、図示されない溶接部品を把持する機構である。部品は図示丸の部分で把持される。部品把持機構３はリニアガイド１１に取り付けられており、リニアガイド１１の移動に応じて移動可能となっている。したがって、部品把持機構３によって把持される部品は、リニアガイド１１の移動に応じてある程度の自由度を持って移動可能となる。

このように、リニアガイド１１が図示前後方向に移動可能であり、二つの部品の溶接時に、一方の部品を相対的に他方の部品に対して図示矢印ａ方向に移動させ、これにより部品の接合面に溶接時に生じる変形力を逃がし、部品の挫屈や残留応力などの発生を低減することが可能となる。

一方、部品Ａ把持機構３は、接合面に生じる変形力の逃がし方向以外には充分な剛性を有する。図８の例では、平面方向すなわち図示矢印方向の剛性は、リニアガイド１１の移動方向すなわち図示前後方向の剛性と比較して充分高くなるようにされている。一方、部品把持機構３は把持される部品を高い剛性で把持するため、把持部品は部品把持機構３に対して強固に固着される。これによって、変形力の逃がし方向以外の方向については、部品を押さえ込むことで、部品変形に起因した部品の位置ずれなどが生じないようにすることができる。また、図８の例では平面方向の剛性が充分高いため、溶接時の変形力をより効果的に図示前後方向に集中的に逃がすことが可能となる。

図９および図１０は、本発明の一実施形態による溶接装置を示す図面である。図において、１は部品Ａ、２は部品Ｂであり、互いに溶接によって接合される。３は部品Ａを把持する部品Ａ把持機構、４は部品Ｂを把持する部品Ｂ把持機構である。また、５はレーザ光源であり、部品Ａと部品Ｂとの接合部８に向けてレーザ光を出射するものである。更に、１１はリニアガイドである。図９および図１０におけるリニアガイド１１は、図示上下方向に移動可能となっており、この方向に生じる溶接時の変形力を逃がす作用をなす。また、リニアガイド１１は、これ以外の方向への移動が規制されている。

図９、１０に図示される溶接装置は、例えば光通信モジュールを構成する部品を溶接により接合するものであり、リニアガイド１１を有する点を除けば、図３に図示された溶接装置とほぼ同様の構成を備える。ここで、光通信モジュールの部品は、Ｘ方向およびＹ方向（図示左右方向および前後方向）については高い接合精度が要求されるのに対し、Ｚ方向（図示上下方向）については相対的に高い接合精度は要求されないものとする。このような状態では、Ｚ方向については、溶接時に生じる部品の変形、あるいは部品間の相対的な位置ずれの影響が、他の方向への変形が生じた場合と比較して小さいと言える。そのため、本実施形態による溶接装置では、位置ずれの影響が少ないＺ方向を、部品の溶接時に生じる変形力の逃げ方向としている。

図９は、接合部８が溶融・膨張する状況について説明する図面である。図示される通り、接合部８付近の部材が膨張する場合には、主に図示矢印ａ方向に変形力が生じる。そこで、本実施形態による溶接装置では、リニアガイド１１を図示矢印ｂ方向に付勢して、接合部８で生じる部材膨張による変形力を図示垂直方向に逃がしている。これによって、接合部品に挫屈などの変形が生じることを防止する。

一方、図１０は、接合部８が凝固・収縮する状況を説明する図面である。この場合、接合部８では図示矢印ａ方向に変形力が発生する。このため、図１０のケースではリニアガイド１１を図示矢印ｂ方向に付勢して、接合部８で生じる部材収縮による変形力を図示上下方向に逃がしている。これにより、接合部８に生じる収縮に起因する部品の変形を防止することが可能となるとともに、接合部８に生じる残留応力を打ち消すことができる。

図１１は、リニアガイド１１を移動させるための構成を備える溶接装置を説明する図面である。図において、１２は弾性体である。

溶接のために部品Ａ１を部品Ｂ２の上に載置した場合、図示矢印ａに示されるように、部品Ａ１の自重に相当する力が部品Ｂ２に加わる。この状態で部品Ａと部品Ｂとを溶接すると、接合部に生じる変形力をＺ方向に逃がすことができず、部品Ａと部品Ｂとの間に位置ずれなどが生じる恐れがある。

そこで、図１１に図示された溶接装置では、弾性体１２を用いて、リニアガイド１１を図示矢印ｂの方向に付勢する。この際に、弾性体１２の付勢力は、部品Ａの自重を打ち消す程度の力を有するものとする。溶接時に部品に応じて部品の接触加圧力をある値にすると、溶接時に生じるずれを抑えることが可能となる。そこで、図１１に図示された溶接装置では、弾性体１２によるリニアガイド１１の付勢力を用いて、部品の接触加圧力を調整するようにしている。

また、従来の溶接装置では、全方向についての剛性を高めるために、装置を大型で重量の大きいものとする必要があったのに対し、本実施形態による溶接装置では、リニアガイド１１が存在するために、部品の逃がし方向（図１１における上下方向）については高い剛性を必要としない。そのために、リニアガイド１１などの機構を簡易な構成とすることができ、これら機構の質量を従来の装置と比較して小さくすることが可能となる。

部品溶接時の溶融部における膨張の速度は非常に高く、この際に生じる変形力に追随させるためには、リニアガイド１１の慣性を小さくする必要が生じる。本実施形態によるリニアガイド１１・部品Ａ把持機構３は質量がより小さくなっているために、慣性も小さくすることができ、接合部の溶融・膨張により生じる変形力に対するリニアガイド１１の応答力が高められ、効果的に溶接時に発生する変形力を逃がすことができる。

なお、上記説明した部品の接触加圧力調整およびリニアガイド・部品把持機構の慣性を小さくすることの作用は、以下に説明するその他の実施形態についても同様なことが言える。

図１２は、リニアガイド１１を移動させる更に他の機構を搭載した溶接装置の一例を示した図面である。図において、１３はプーリである。プーリ１３に通されたワイヤの一端はリニアガイド１１に取り付けられており、その他端は重り１４に取り付けられている。

重り１４は、リニアガイド１１、部品Ａ把持機構３および部品Ａ１の重量をあわせたものと同程度の重量を持つものとする。これによって、図示矢印ａ方向にかかる部品Ａ１の自重と等しい力を図示矢印ｂ方向に加え、部品Ａ１の自重をキャンセルしている。

なお、重り１４の重量変えることにより、把持される部品Ａの重量が変わった場合であっても効果的に部品の接触加圧力を調整することができる。

図１３は、本発明のその他の実施形態による溶接装置の例を示した図面である。図において、１５は直動モータであり、リニアガイド１１を図示矢印ａ方向に駆動するものである。図１３に図示された実施形態では、図１１に図示された溶接装置の弾性体などに替えて、直動モータ１５を用いて部材の膨張・収縮による変形力を逃がす構成が採用されている。

本実施形態による溶接装置では、直動モータ１５により積極的にリニアガイド１１を駆動する。直動モータ１５の駆動方向は、溶融部に生じる変形力を逃がす方向と一致しており、溶融部の膨張時には、膨張による変形力を打ち消す方向にリニアガイド１１を駆動するとともに、溶融部の収縮時には、収縮による変形を打ち消す方向にリニアガイド１１を駆動する。

溶融部にどのような力がかかっているかは、力センサ６を用いて計測される。力センサ６は、部品Ｂ把持部４の下部に設けられており、部品Ｂ把持部４にかかる力を計測するものである。ここで、溶融部の膨張・収縮時には、これらによる変形力が変形要因に応じた方向に部品Ｂ把持部４に加わり、力センサ６からはこの変形力が反映された信号が出力される。そこで、圧力センサ６からの出力を監視して、膨張・収縮による力の変動を打ち消す方向に直動モータ１５を駆動することで、部品尾接触加圧力をより最適なものに調整することができ、接合部に生じている膨張・収縮による変形力をより積極的に逃がし、且つ残留応力の発生を抑えるようにしている。このような動作により、溶融部の変形に追随してリニアガイド１１を移動させることができ、より効果的に溶融部に生じる変形力を逃がすことが可能となる。

図１４および図１５は、本発明のさらに他の実施形態による溶接装置の例を示した図面である。図１４は装置の側面を、図１５は装置の正面をそれぞれ図示している。図示された溶接装置は、図１１に図示された溶接装置と図１３に図示された溶接装置とを組み合わせた構成を取る。図において６は力センサ、１５は直動モータである。

本実施形態では、弾性体１２に加えて、直動モータ１５を用いて部材の膨張・収縮による変形力を逃がす構成が採用されている。

弾性体１２を用いて部品Ａ１の自重を打ち消すことで、部品の接触加圧力を調整することが可能ではあるが、部品Ａ１の自重（図示矢印ａ）と弾性体１２による付勢力（図示矢印ｂ）との釣り合いが取れない場合には、効果的に接触加圧力を庁セ氏できない恐れがでてくる。また、図４に図示されるように、接合される部品間に加わる力は溶接工程の時間経過とともに変化するため、この変化に追随させた動作を実現することで、より効果的に変形力を逃がすことが期待される。

本実施形態では、弾性体１２を用いてリニアガイド１１を一定の付勢力で加圧するとともに、直動モータ１５を用いて、リニアガイド１１を積極的に駆動してリニアガイド１１の加圧力を調節し、溶融部に生じる変形力を効果的に逃がしている。

図１６は、図１４および図１５に図示された直動モータを用いた溶接装置の更に詳細な構成を示した図面である。

図において、１９は装置制御ユニットであり、力センサデータ収集部１８を介して収集された力センサ６の出力に基づいて、加圧量を測定する機能を有する。さらに、装置制御ユニット１９は、測定された加圧量に基づいて、直動モータ制御部１７に信号を出力して直動モータ１５を駆動する。これによって、リニアガイド１１が図示矢印ｃ方向に駆動され、変形力が逃がされる。

また、装置制御ユニット１９はレーザ発信器１６に接続されており、レーザ出射ユニット５から出力されるレーザ光線を制御する機能を有する。

図１７は、図１６に図示された溶接装置による加圧量調整の制御手順を示したフローチャートである。溶接作業の開始時には、まず部品Ａおよび部品Ｂが各々の部品把持部によって把持される（Ｓ１）。続いて、装置制御ユニット１９は、力センサデータ収集部１８の出力に基づいて、その時点での加圧量を確認する（Ｓ２）。加圧量が所定値から外れている場合には、装置制御ユニット１９は直動モータ制御部１７に対して指示を発し、直動モータ１５を駆動して加圧量を調整する（Ｓ３）。加圧量が調整された後、再度力センサデータ収集部１８の出力を参照して、加圧量が所定の値となっているか否かを判別する（Ｓ４）。加圧量が所定値ではない場合には、加圧量が所定値となるまでＳ２以降の制御を繰り返す。

一方、Ｓ４で加圧量が所定値となったと判別された場合には、溶接を開始するために、レーザ光線の照射を開始する（Ｓ５）。溶接を行うことによって、溶融部の膨張あるいは収縮による変形が生じるため、装置制御ユニット１９は力センサデータ収集部１８からの信号を適宜監視して、その時点での加圧量を確認する（Ｓ６）。そして、装置制御ユニット１９は、確認された加圧量に応じて加圧量が所定値となるように調整を行う（Ｓ７）。この場合にも、装置制御ユニット１９は直動モータ制御部１７に指示を発して、直動モータ１５を駆動する。

Ｓ７における調整を行った後、装置制御ユニット１９は力センサデータ収集部１８からの出力を参照し、加圧量が狙った値となっているか否かを判別する（Ｓ８）。加圧量が狙った値となっていない場合には、再度加圧量の調整を行う。また加圧量の確認は溶接作業が終了するまで行われる。

図１８は、本実施形態による溶接装置の外観を示す図面である。また、図１９は図１８に図示された溶接装置のうち、部材保持機構とリニアガイド１１部分を拡大して図示した図面である。

図１８に図示された溶接装置は、３つのレーザ出射ユニット５ａ、５ｂ、５ｃを備えている。レーザ出射ユニット５の先端に描かれた三角形状のものは、それぞれのレーザ出射ユニット５から出射されるレーザ光線をイメージしたものである。

それぞれのレーザ出射ユニット５は、レーザ移動部２３の上に搭載されている。レーザ移動部２３はレーザユニット５を上下・左右方向に駆動してレーザ光線の照射位置を調整するとともに、出射されるレーザ光線の光軸と平行な方向にレーザ出射ユニット５を駆動して、レーザ光線のフォーカシングを行う。なお、レーザ光線の照射位置の調整は、ＣＣＤカメラ２２を用いて、溶接位置を目視確認する ことで行われる。

２４は部品位置計測用のＣＣＤカメラであり、その先端の筒状部材はレンズである。ＣＣＤカメラ２４はカメラ移動部２５に載置されており、カメラ移動部２５を移動させることによってＣＣＤカメラ２４をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させることができる。ＣＣＤカメラ２４は、部品を撮像し，その位置を画像処理にて数値化するために用いられる。ＣＣＤカメラ２４と真向かいに設置される平行光照明光源２５により、部品把持部に把持された部品のシルエットを白黒で浮かび上がらせ、その白黒のエッジを画像処理で検出する。そして、部品溶接前、溶接後および部品保持開放時の相対部品位置がズレ量として検出される。

部品Ａ把持機構３は、部品Ａ１をその両側から把持するように構成されている。また、部品Ａ把持機構３はリニアガイド１１に対して一体的に取り付けられている。一方、部品Ｂ把持機構４は部品Ｂ２を挟むように把持する。また、接合面倣い機構２５は、部品Aと部品Bの接合面の相対な傾きを修正するための機構である。部品A，部品Bを接合する際に片当たりなどのために隙間があいていると、大きく溶接ズレが発生する。そこで、部品Aを固定側として、部品B側に，部品Bの接合面の真ん中を中心にθxθyどちらにも自由に動くことの出来る球面の機構部を設け、相手の接合面にピタリと合うようにする。

プーリ１３にはワイヤ２６が通されている。ワイヤ２６の一端にはリニアガイド１１が取り付けられ、他端には重り１４が取り付けられている。一方、リニアガイド１１には部品Ａ把持部３が一体的に取り付けられている。すでに説明した通り、重り１４の重量は部品Ａ１の自重をキャンセルする程度の重量である。

ここまでの例では部品同士を垂直方向に設置した例について説明したが、例えば部品同士を水平方向に設置するなど、他の方向に設置した場合であっても、同様の機構を用いることで溶接時に生じる変形力を逃がすことが可能となる。

なお、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
（付記１）
第一の部材と第二の部材とを溶接する溶接装置において、
第一の部材と第二の部材とを溶接する溶接部と、
第一の部材と第二の部材との溶接時に生じる変形を逃がすように、第一の部材と第二の部材とを相対的に移動可能とする移動機構とを備えることを特徴とする、溶接装置。
（付記２）
付記１記載の溶接装置において、
前記移動機構は一つの軸方向に対してのみ可動であることを特徴とする、溶接装置。
（付記３）
付記１あるいは２に記載の溶接装置において、
前記移動機構は、第一の部材あるいは第二の部材の少なくとも一方の自重を打ち消す機構を備えたことを特徴とする、溶接装置。
（付記４）
付記１あるいは２に記載の溶接装置において、
前記移動機構は、単軸方向に駆動可能な直動モータであることを特徴とする、溶接装置。
（付記５）
付記１記載の溶接装置において、
前記移動機構の移動方向以外の方向に対しては、充分な剛性を有するように構成されたことを特徴とする、溶接装置。
（付記６）
付記１記載の溶接装置において、
前記移動機構の質量を小さくしたことを特徴とする、溶接装置。
（付記７）
付記１記載の溶接装置において、
溶接時に前記第一部品と前記第二の部品との接触加圧力を任意に設定できる加圧機構を備えたことを特徴とする、溶接装置。
（付記８）
第一の部材と第二の部材とを溶接する溶接装置において、
第一の部材と第二の部材とを溶接する溶接部と、
溶接時に発生する第一の部材および／または第二の部材に生じる変形を計測する計測手段と、
前記第一の部材と前記第二の部材とを相対的に移動させる移動部と、
前記計測手段による変形の計測結果に基づいて、前記変形を打ち消すように前記移動部を駆動する制御部とを備えることを特徴とする、溶接装置。
（付記９）
付記８記載の溶接装置において、
前記移動部は、一つの軸方向に移動可能な直動駆動機構であることを特徴とする、溶接装置。
（付記１０）
第一の部材を把持する第一の把持部と、
第二の部材を把持する第二の把持部と、
前記第一の把持部と前記第二の把持部とを、特定の方向に相対的に移動させる移動機構とを備えることを特徴とする、部材把持機構。
（付記１１）
付記１０記載の部材把持機構において、
前記第一の部材および前記第二の部材との間の接触加圧力を任意に設定する加圧機構を備えたことを特徴とする、部品把持機構。
（付記１２）
付記１０記載の部材把持機構において、
前記移動機構は、前記第一の部材あるいは前記第二の部材の少なくとも一方の自重を打ち消す機構により支持されていることを特徴とする、部材把持機構。
（付記１３）
付記１０または１２記載の部材把持機構において、
前記移動機構を特定の方向に駆動する駆動部を更に備えることを特徴とする、部材把持機構。
（付記１４）
付記１３記載の部材把持機構において、
前記第一の部材と前記第二の部材との間に加わる力を計測する手段と、
前記計測手段による計測結果に基づいて、前記第一の部材と前記第二の部材との間に働く力を打ち消すように前記駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする、部材把持機構。
（付記１５）
付記１０記載の部材把持機構において、
前記第一の把持機構あるいは前記第二の把持機構の少なくとも一方について、前記移動機構による移動方向以外の方向への剛性が充分高くなるように構成されたことを特徴とする部材把持機構。

レーザ溶接時の部品の溶融と膨張を説明する図面。 レーザ溶接時の部品の凝固と収縮、残留応力を説明する図面。 溶接時に発生する力と時間との関係を示す図面。 従来のレーザ溶接装置を説明する図面。 溶融部での部材の膨張を説明する図面。 溶融部の変形による挫屈を説明する図面。 溶接時の残留応力発生を説明する図面。 本発明の一実施形態によるリニアガイドを説明する図面。 本発明の一実施形態における、部材膨張時のリニアガイドの動作を説明 する図面。 本発明の一実施形態における。部材収縮時のリニアガイドの動作を説明 する図面。 本発明の一実施形態による、弾性体を用いた溶接装置を示す図面。 本発明の一実施形態による、プーリと重りを用いた溶接装置を示す図面。 本発明の一実施形態による、直動モータと弾性体を備えた溶接装置の側 面を示す図面。 本発明の一実施形態による、直動モータと弾性体を備えた溶接装置の正 面を示す図面。 本発明の一実施形態による、直動モータを備えた溶接装置を示す図面。 本発明の一実施形態による溶接装置を示す図面。 図１５に図示された溶接装置の加圧量調整制御手順を示すフローチャート。 本発明の一実施形態による溶接装置の外観を示す図面。 図１８に図示された溶接装置の部品把持機構とリニアガイド部分を拡大 表示した図面。

符号の説明

１、２は溶接対象部品、３、４は部品把持機構、５はレーザ光源、１１はリニアガイド、１２は弾性体、１３はプーリ、１４は重り、１５は直動モータ。

Claims (4)

1. 第一の部材上に第二の部材を溶接する溶接装置において、
   前記第一の部材と前記第二の部材とを溶接する溶接部と、
   前記第一の部材と前記第二の部材との溶接時に生じる変形を逃がすように、前記第二の部材を移動可能とする移動機構と、
   前記第一の部材にかかる、前記第二の部材の自重を打ち消す機構とを備えることを特徴とする溶接装置。
2. 前記自重を打ち消す機構は、自重を打ち消す付勢力を有する弾性体であることを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
3. 第一の部材上に第二の部材を溶接するために、前記第一の部材および前記第二の部材を把持する部材把持機構において、
   前記第一の部材と前記第二の部材との溶接時に生じる変形を逃がすように、前記第二の部材を移動可能とする移動機構と、
   前記第一の部材にかかる、前記第二の部材の自重を打ち消す機構とを備えることを特徴とする部材把持機構。
4. 前記自重を打ち消す機構は、自重を打ち消す付勢力を有する弾性体であることを特徴とする請求項３記載の部材把持機構。
   
   

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