JP4696873B2 - レーザ溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ溶接装置において、被加工物を覆うカバーに付着する溶接屑等を自動で掃除する清掃具を設けたレーザ溶接装置に関するものである。

従来、図６に示すような、レーザ溶接装置１０１が知られていた。
図６において、２は、被加工物１１の溶接部にレーザ光を照射するレーザ部、３は、被加工物１１を保持し、回転させるワーク保持部、４は、被加工物１１の溶接近傍をカバーし、溶接時に溶接屑が周囲に飛散するのを防止するカバー、５は、カバー４と被加工物１１間にカバーガスを噴出するガス供給部、６は、ワーク保持部３を保持するターンテーブル１６を有し、ワーク保持部３を搬送する搬送部である。

そして、ワーク保持部３に保持された被加工物１１が溶接位置に搬送され、カバー４が下降して被加工物１１外周をカバーする。その後、被加工物１１の溶接部に、カバーに設けられた円形やスリット状の穴を通してレーザ光を照射し、被加工物１１を回転させながら、被加工物１１の所定箇所を溶接する。

このような従来のレーザ溶接装置では、安定して良好な溶接品質を得るため、溶接個数が所定の数に達する毎に、カバーに付着した溶接屑を除去する清掃作業を行う必要があるが、特に清掃具が設けられていないため、定期的に、レーザ溶接装置の運転を停止し、カバーを取り外し、作業者が掃除して、再度カバーを溶接装置に取付けた後、再び自動運転による溶接を行わなければならないという問題があった。

本発明は、上記のごとき状況に鑑み、カバー清掃のためにレーザ溶接装置の運転を停止することなく、定期的に、自動でカバー清掃を行い、その後、清掃されたかどうかを自動でチェックし、清掃されたことを確認した後、再び自動で溶接を再開できるレーザ溶接装置を提供することを課題とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は次のようにしたことを特徴とする。
請求項１のレーザ溶接装置の発明は、溶接位置にある被加工物（１１）の溶接部に向けてレーザを照射して溶接するレーザ部（２）と、溶接位置にある前記被加工物（１１）の溶接部近傍をカバーするカバー（４）と、前記カバー（４）と前記被加工物（１１）間にカバーガスを噴出するガス供給部（５）と、前記被加工物（１１）を回転可能に保持する複数のワーク保持部（３）と、回転するブラシ（８、９）を有し、前記カバー（４）を清掃するブラシ部（７）と、前記複数のワーク保持部（３）と前記ブラシ部（７）とが間隔を置いて円周上に配置され、前記ワーク保持部（３）とブラシ部（７）を溶接位置に搬送するターンテーブル（１６）と、を備え、さらに、前記カバー（４）は、溶接位置の上方から、溶接位置にある被加工物（１１）の溶接部を覆う下降位置に移動可能に設けられており、前記ブラシ部（７）は、前記溶接位置において、前記下降位置に移動した前記カバー（４）を清掃するようになっていることを特徴とする。

この発明によれば、被加工物を搬送するターンテーブルに回転するブラシを有するブラシ部を設けたので、ターンテーブルを作動し、自動でブラシ部をカバーに移動し、カバーをブラッシングしてカバーに付着した溶接屑を除去できるようになり、カバー清掃のためにレーザ溶接装置の運転を停止することなく、定期的に、自動でカバー清掃を行うことができる。また、被加工物の溶接及びカバーの清掃の一連の作業を所定のシーケンスに基づき効率的に行うことができる。

請求項２のレーザ溶接装置の発明は、該請求項に記載されているように、前記ターンテーブル（１６）の円周上の前記ワーク保持部（３）間に設けられ、溶接位置に搬送されて前記カバー（４）内に挿入される光源（１４）と、前記カバー部（４）の外に設けられ、前記カバー部（４）を撮像するカメラ（１３）とを有し、前記光源（１４）を点灯し、前記カメラ（１３）で前記カバー（４）を撮像することにより、前記カバー部（４）に設けられた穴内周の溶接屑の付着状態を検査する検査部（１２）をさらに備えることを特徴とする。
この発明によれば、清掃後のカバーの汚れ具合が自動でチェックできるようになり、常にカバーが汚れていない状況で溶接でき、安定した溶接品質が得られるようになる。
請求項３のレーザ溶接装置の発明は、該請求項に記載されているように、前記ブラシ部（７）を内部ブラシ（８）と外部ブラシ（９）とで構成したことを特徴とする。

この発明によれば、カバー全体を同時にブラッシング清掃するために最適なブラシ部を提供することができる。

請求項４のレーザ溶接装置の発明は、該請求項に記載されているように、前記内部ブラシ（８）をカバーする移動可能なブラシカバー（１０）を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、内部ブラシが所定の清掃部位に到達するまで、内部ブラシのブラシワイヤの向きをブラシカバーによって規制することができるので、清掃部位におけるブラシワイヤの向きをブラッシングに最適な方向にすることができる。

尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の一実施の形態であるレーザ溶接装置を、図１〜５を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態であるレーザ溶接装置の説明図である。
１は、本発明のレーザ溶接装置である。２は、被加工物１１の溶接部にレーザ光を照射するレーザ部である。３は、被加工物１１を保持し、回転させるワーク保持部である。４は、被加工物１１の溶接近傍をカバーし、溶接時に溶接屑が周囲に飛散するのを防止するカバーであり、レーザ溶接装置１のフレーム１７のスライドベース１８に移動可能に取り付けられたスライド台１９に取り付けられ、上下動可能に設けられている。また、スライド台１９には、スライド台を貫通してカバー内に進入し、溶接時に被加工物１１を上方から押えるワーク押え２０が上下動可能に設けられている。

５は、カバー４と被加工物１１間にカバーガスを噴出するガス供給部である。６は、複数のワーク保持部３が取り付けられるターンテーブル１６を有し、ターンテーブル１６を介してワーク保持部３を搬送する搬送部である。

７は、搬送部６に設けたブラシ部である。ブラシ部７は、図３に示されるように、カバー４内を掃除する内部ブラシ８と、カバー４に設けた穴などを掃除する外部ブラシ９を具備している。１１は、溶接される被加工物である。１２は、光源とカメラを設けた検査部である。２１は、溶接部を照らす照明である。

図２は、本発明の一実施の形態であるレーザ溶接装置を用いた溶接の説明図である。
本実施の形態では、ワーク保持部３は、円盤状のベース部材２１とその中央部に取り付けられた筒状の支持部２２よりなっており、該支持部２２に仮組みされた被加工物１１の基部が挿入され、被加工物１１を支持するようになっている。また、ワーク保持部３のベース部材２１は、ターンテーブル１６に軸受けなどを介して回転できるように取り付けられた回転支持部材２３に固定されており、被加工物１１を回転できるように支持している。

被加工物１１の溶接の際には、カバー４及びワーク押え２０がともに下降し、カバーで溶接部２４を覆うとともに、ワーク押え２０によって被加工物１１を上方から押えて固定した後、カバー４に設けられた円形やスリット状の穴を通して、レーザ光を溶接部に照射し、被加工物１１を回転させながら、溶接部２４の円周溶接が行われる。

図３は、本発明の一実施の形態であるレーザ溶接装置で用いられるブラシ部７の断面図である。
図３において、８は、カバー４内を掃除する内部ブラシであり、９は、カバー４に設けた穴とその周辺を掃除する外部ブラシである。内部ブラシ８と外部ブラシ９は、ターンテーブル１６に設けられた支持部材に回転できるように取り付けられている。

本実施の形態では、外部ブラシ９はベース部材２５に一体に取り付けられた円筒部材２６に取り付けられており、前記ベース部材２５をターンテーブル１６に回転可能に取り付けられた回転支持部材２７に固定することにより、外部ブラシ９は回転できるようになっている。

また、内部ブラシ８は、ベース部材２５の中央部に固定された筒状の支持部２８に、その基部を差し込まれ、止めねじなどによって固定支持されており、外部ブラシ９と同様に回転できるようになっている。さらに、内部ブラシの外周は、移動可能なブラシカバー１０によってカバーされている。ブラシカバー１０は、シリンダ装置などのブラシカバー駆動装置２９によって上下に移動される移動部材３０に支持されており、カバー４内に内部ブラシ８が挿入され、その先端部がワーク押え２０先端の内側面取り部３１に達するまで内部ブラシ８をカバーしている。これにより、内部ブラシは閉じた状態でワーク押え２０先端の内側面取り部３１に当接し、ブラシワイヤーの向きを内側面取り部のブラッシングに最適な方向に保持することができる。

図４は、本発明の一実施の形態であるレーザ溶接装置で用いられる光源１４の説明図である。
図４において、１４は光源であり、ターンテーブル１６に設けられた支持部材３２に、前記内側ブラシ８と同様の支持構造を介して取り付けられ、カバー４内に挿入された後、点灯して、カバー４に設けられた穴やスリットなどの周辺を照射できるようになっている。これにより、カメラ１３でカバー４を撮影することにより、カバー４に設けた穴内周などにおける溶接屑の付着状態をチェックすることができる。

図５は、本発明の一実施の形態であるレーザ溶接装置で用いられる搬送部６の平面図である。
搬送部６は、所定の位置に位置決め回転できるターンテーブル１６を有し、ターンテーブル１６には、ワーク保持部３が所定間隔を置いて複数個配置されており、ワーク保持部間には、ブラシ部７あるいは光源１４が配置されている。

図５の態様は、レーザ光が照射される溶接位置が９０度の間隔をおいて２箇所ある場合のワーク保持部３、ブラシ部７、光源１４の配置を表しており、４個のワーク保持部３ａ〜３ｄが９０度の間隔をおいて配置され、４箇所のワーク保持部間のうち、ワーク保持部３ａを間に挟んでブラシ部７ａ，ｂが２箇所、ワーク保持部３ｃを間に挟んで光源１４ａ，ｂが２箇所配置されている。

そして、図５の配置では、時計回りに１２０度回転すれば、次のワーク保持部３ｃ，ｄがそれぞれ溶接位置に配置され、同じく４５度回転すれば、ブラシ部７ａ，ｂがそれぞれ溶接位置に配置され、さらに反時計回りに１３５度回転すれば、光源１４ａ，ｂがそれぞれ溶接位置に配置されるようになっており、ターンテーブル１６は、２箇所の溶接位置にあるそれぞれのカバー４の真下に、ワーク保持部３、ブラシ部７あるいは光源１４を所定の動作シーケンスに基づいて移動させることができる。

なお、ターンテーブル１６には、上記のようにワーク保持部３を回転可能に支持する回転支持部２１が軸受けなどを介して取り付けられており、図１に示されるように、回転支持部２１は、歯車などの伝動機構を介して溶接位置の下方に設けられた駆動部３３の回転軸と係合できるように構成されている。この場合、ブラシ部７を回転可能に支持する回転支持部２７と上記回転支持部２１と上記伝動機構を含め共通化しておけば、ブラシ部７が溶接位置に配置されたとき、回転支持部２７も同様に駆動部３３と結合し、各ブラシを回転させることができるので、１つの駆動部で、被加工物とブラシの回転が実施できる。

次に、本発明の一実施の形態である上記レーザ溶接装置の作動を説明する。
まず、溶接は次のように行われる。

搬送部６のターンテーブル１６のワーク保持部３に取付けた被加工物１１を、ターンテーブル１６を作動して溶接位置であるカバー４の下の位置に移動させる。被加工物１１が溶接位置に移動されると、カバー４及びワーク押え２０がともに下降し、カバーで溶接部２４を覆うとともに、ワーク押え２０によって被加工物１１を上方から押えて固定する。
次に、駆動部３３を作動させて被加工物１１を回転させながらレーザ部２からレーザ光を照射し、被加工物１１の溶接箇所２４を溶接する。溶接が終了すると、カバー４とワーク押え２０は上昇し、次いで搬送部６が作動して、ワーク保持部３を取出し位置に移動させ、溶接ずみの被加工物１１を取出す。

上記工程が繰り返され被加工物１１の溶接が行われる。このレーザ溶接の際、飛散する溶接屑がカバー４内に付着し、特にカバー４の穴及びその周辺に付着すると安定して良好な溶接品質を得ることができなくなるため、所定個数の溶接が行われるごとに、カバーに付着している溶接屑を除去する清掃作業を行う必要がある。

この清掃作業は次のように行われる。
まず、搬送部６を作動し、ブラシ部７を溶接位置のカバー４の下に移動させる。ブラシ部７が所定の位置に移動されると、カバー４及びワーク押え２０がともに下降し、外部ブラシをカバー４の外に、内部ブラシ８をカバー４内に位置させるとともに、内部ブラシ８の先端部がワーク押え２０先端の内側面取り部３１に達すると内部ブラシ８のブラシカバー１０を下降させる。

次に、内部ブラシ８および外部ブラシ９を回転させ、内部ブラシ８によってワーク押え２０先端の内側面取り部３１を、また、外部ブラシ９によってカバー４の穴及び穴周辺を清掃する。清掃が終わると、カバー４及びワーク押え２０はともに上昇し、搬送部６を作動させてブラシ部７をカバー４下から移動させる。

ブラシ部７による清掃は、溶接個数が所定の数に達する毎に自動で行われるが、複数回の清掃後、カバー４の溶接屑の付着状況が検査できれば、より安定して溶接が行うことができる。

その際の検査は次のように行われる。
まず、搬送部６を作動し、検査部１２を溶接位置のカバー４の下に移動させる。検査部１２が所定の位置に移動されると、カバー４を下降させ、検査部１２の光源１４をカバー４内に挿入する。

次に、光源１４を点灯し、カメラ１３でカバー４を撮像し、カバー４に設けた穴内周の溶接屑の付着状態をチェックする。このチェックは、撮影画像を画像処理して自動で行うことができる。チェックの結果、溶接屑の付着が無ければ、搬送部６で被加工物１１を移動して自動溶接運転を継続する。溶接屑の付着がありと判定された場合は、ブラシ部による清掃を行う。

上記動作は、所定のシーケンスプログラムにより自動的に行われるので、カバー清掃のためにレーザ溶接装置の運転を停止することなく、定期的に、自動でカバー清掃を行い、その後、清掃されたかどうかを自動でチェックし、清掃されたことを確認した後、再び自動で溶接を再開できる。

また、清掃や検査の頻度は、最適の溶接が行われるように決定されるものであり、被溶接物の溶接量などに応じて変化するものである。

上記一実施の形態では、溶接、清掃、検査の際に、カバー４を下降させるようにしたが、ワーク保持部３、ブラシ部７、光源１４のそれぞれを個々に上下動できるようにし、例えば、ワーク保持部３を上昇させてカバー４内に被加工物１１を挿入するようにしてもよい。また、搬送部のターンテーブル自体を上下動できるようにしてもよい。

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、特許請求の範囲の請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。

本発明に係るレーザ溶接装置の概略的な説明図である。 図１のレーザ溶接装置のブラシ部断面図である。 図１のレーザ溶接装置のブラシ部断面図である。 図１のレーザ溶接装置の光源の説明図である。 図１のレーザ溶接装置の搬送部の平面図である。 従来のレーザ溶接装置の概略的な説明図である。

符号の説明

１ レーザ溶接装置
２ レーザ部
３ ワーク保持部
４ カバー
５ ガス供給部
６ 搬送部
７ ブラシ部
８ 内部ブラシ
９ 外部ブラシ
１０ ブラシカバー
１１ 被加工物
１２ 検査部
１３ カメラ
１４ 光源
１５ 照明
１６ ターンテーブル
１７ フレーム
１８ スライドベース
１９ スライド台
２０ ワーク押え
２１ ベース部材
２２ 筒状の支持部
２３ 回転支持部材
２４ 溶接部
２５ ベース部材
２６ 円筒部材
２７ 回転支持部材
２８ 筒状の支持部
２９ ブラシカバー駆動装置
３０ 移動部材
３１ 内側面取り部
３２ 支持部材
３３ 回転支持部材駆動装置
１０１ レーザ溶接装置

Claims (4)

1. 溶接位置にある被加工物（１１）の溶接部に向けてレーザを照射して溶接するレーザ部（２）と、溶接位置にある前記被加工物（１１）の溶接部近傍をカバーするカバー（４）と、前記カバー（４）と前記被加工物（１１）間にカバーガスを噴出するガス供給部（５）と、前記被加工物（１１）を回転可能に保持する複数のワーク保持部（３）と、回転するブラシ（８、９）を有し、前記カバー（４）を清掃するブラシ部（７）と、前記複数のワーク保持部（３）と前記ブラシ部（７）とが間隔を置いて円周上に配置され、前記ワーク保持部（３）とブラシ部（７）を溶接位置に搬送するターンテーブル（１６）と、を備え、
   さらに、前記カバー（４）は、溶接位置の上方から、溶接位置にある被加工物（１１）の溶接部を覆う下降位置に移動可能に設けられており、前記ブラシ部（７）は、前記溶接位置において、前記下降位置に移動した前記カバー（４）を清掃するようになっていることを特徴とするレーザ溶接装置。
2. 前記ターンテーブル（１６）の円周上の前記ワーク保持部（３）間に設けられ、溶接位置に搬送されて前記カバー（４）内に挿入される光源（１４）と、前記カバー部（４）の外に設けられ、前記カバー部（４）を撮像するカメラ（１３）とを有し、前記光源（１４）を点灯し、前記カメラ（１３）で前記カバー（４）を撮像することにより、前記カバー部（４）に設けられた穴内周の溶接屑の付着状態を検査する検査部（１２）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
3. 前記ブラシ部（７）は、少なくとも、前記カバー（４）内に装入される内部ブラシ（８）と、前記カバー（４）に設けられた穴を掃除する外部ブラシ（９）とからなることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ溶接装置。
4. 前記ブラシ部（７）に、前記カバー（４）内の所定位置に前記内部ブラシ（８）を挿入するまで前記内部ブラシ（８）をカバーする、移動可能なブラシカバー（１０）を設けたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ溶接装置。

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