JP4786124B2 - レーザービーム溶接装置及びレーザービーム溶接方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のフューエルタンクのフランジ部に対するへり溶接などに用いられるレーザービーム溶接装置及びレーザービーム溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接合される２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接装置の一例として、１本のトーチからのレーザービームを２枚の板材の突合せ部（溶接して接合すべき部分）に照射して、２枚の板材を接合する溶接装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２６９９４３号公報（段落「００１２」〜「００１５」及び図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、２枚の板材の突合せ部（溶接して接合すべき部分）に板隙（隙間）、段差が存在すると溶接不良や未接合な部分が発生する。
すなわち、突合せ部に板隙が存在すると、レーザービームが照射される面積が減少するため溶融される体積が減少する。その結果、板隙を埋め合わせるだけの溶融体積が得られず溶接不良や未接合な部分が発生する。
また、突合せ部に段差が存在すると、突合せ部の両方の板材にレーザービームをジャストフォーカスするのは不可能であるため、溶融される体積が減少する。その結果、２枚の板の溶融池がつながらないため溶接不良や未接合な部分が発生する。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、第１、第２板材５１，５２の突合せ部（突合せ部５３における第１板材５１側、第２板材５２側を第１板材側、第２板材側突合せ部という。）５３ａ、５３ｂに段差６０及び板隙（隙間）６１が存在する場合がある。このような場合に、従来技術では、１本の溶接トーチ６２（以下、トーチという。）からのレーザービーム６３が突合せ部５３に効率良く当らず（すなわち、ジャストフォーカスにならず）、図１１に示すように溶融される（当該溶融される部分を溶融部分６４という。）体積が小さいものとなる。このため、従来技術では、第１、第２板材５１，５２を接合できないことが起こり得た。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、板隙及び段差がある場合にも板材のへり溶接を適切に行うことができるレーザービーム溶接装置及びレーザービーム溶接方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、接合される２枚の板材の端面部にそれぞれ上方向からレーザービームを照射する、それぞれ集光レンズを備えた２本のトーチと、
該２本のトーチを移動させる駆動手段と、を有し、
前記２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接装置において、
前記２本のトーチに個別に設けられて前記２枚の板材のぞれぞれに向けて基準レーザービームを照射する発信部及び前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光を受光する受光部を含み、前記受光部に前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光が入光したか否かを検出する板材有無検出手段と、
前記板材有無検出手段が、前記２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部に反射光が入光していないことを検出した場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、前記駆動手段を制御して、その受光部を備えたトーチを移動させる制御手段と、
前記受光部が検出する前記板材による前記基準レーザービームの反射光の入射位置に基づき、前記２本のトーチのそれぞれからの前記レーザービームが照射される前記端面部上の照射点と前記各トーチに対応する集光レンズの焦点位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離を検出する焦点位置−板材間距離検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記焦点位置−板材間距離検出手段が検出した前記焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、前記駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係るレーザービーム溶接装置の発明によれば、制御手段は、板材有無検出手段が、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないことを検出した場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、前記駆動手段を制御してその受光部を備えたトーチを移動させる。
さらに、制御手段は、焦点位置−板材間距離検出手段が検出した焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定すると、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、接合される２枚の板材の端面部にそれぞれ上方向からレーザービームを照射する、それぞれ集光レンズを備えた２本のトーチと、
該２本のトーチを移動させる駆動手段と、を有し、
前記２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接方法において、
前記２本のトーチに個別に設けられた発信部から前記２枚の板材のぞれぞれに向けて基準レーザービームを照射し、前記２本のトーチに個別に設けられた受光部によって前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光を受光し、前記受光部が前記反射光を受光したか否かを判定し、
前記２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が反射光を受光していないと判定された場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、その受光部を備えたトーチを移動し、
前記受光部が検出する前記板材による前記基準レーザービームの反射光の入射位置に基づき、前記２本のトーチのそれぞれからのレーザービームが照射される前記端面部上の照射点と前記各トーチに対応する集光レンズの焦点位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離を検出し、
該検出により得られる前記焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、前記駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係るレーザービーム溶接方法の発明によれば、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないと判定された場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、その受光部を備えたトーチを移動する。
さらに、検出により得られる焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１ないし図７に基づいて説明する。
図１〜図４に示すレーザービーム溶接装置１は、例えば図５に示す自動車用のフューエルタンク２のフランジ３のへり溶接のために用いられる。フューエルタンク２は燃料を貯留する容器本体４を備えている。容器本体４は、凹部５が形成された例えばステンレス鋼板からなる第１、第２の容器部材６，７を接合することにより構成される。
第１、第２の容器部材６，７の縁部には、フランジ（請求項１の２枚の板材に相当する。）３が形成されている。第１の容器部材６のフランジ３を第１フランジ３ａといい、第２の容器部材７のフランジ３を第２フランジ３ｂという。容器本体４は、第１、第２フランジ３ａ、３ｂをへり溶接することにより第１、第２の容器部材６，７が接合されて得られている。第１の容器部材６には、エンジンへの燃料供給用の開口部８及び燃料を容器本体４に供給するためのパイプ９が設けられている。
【００１２】
前記レーザービーム溶接装置１は、図１〜図３に示すように、レーザービーム発振器１０と、２本のトーチ（図１右側のトーチを第１トーチ１１、左側のトーチを第２トーチ１２という。）と、を備えている。第１、第２トーチ１１，１２の先端側には照射部１３，１４が設けられている。レーザービーム発振器１０と第１、第２トーチ１１，１２の基端側とはビーム伝送路１５を介して接続されており、レーザービーム発振器１０からのレーザービーム６３を照射部１３，１４から外部に照射し得るようになっている。
【００１３】
ビーム伝送路１５の途中には、部分反射鏡１６、全反射鏡１７が設けられている。レーザービーム発振器１０からのレーザービーム６３は、部分反射鏡１６を介してその約５０％が第１トーチ１１側に反射される一方、残りが全反射鏡１７側に進んで第２トーチ１２側に伝送されるようになっている。
以下、ビーム伝送路１５のうち、部分反射鏡１６から第１トーチ１１までの部分を第１トーチビーム伝送路１８といい、全反射鏡１７から第２トーチ１２までの部分を第２トーチ側ビーム伝送路１９という。第１、第２トーチ側ビーム伝送路１８，１９は、可撓性とされており、後述する第１、第２トーチ１１，１２の移動に追従し得るようになっている。
【００１４】
第１、第２トーチ１１，１２内には、集光レンズ（第１、第２トーチ１１，１２に対応してそれぞれ第１、第２集光レンズ２１，２２という。）が収納されており、部分反射鏡１６又は全反射鏡１７からのレーザービーム６３を焦点２３，２４に集光するようにしている。この実施の形態では、第１、第２トーチ１１，１２の照射部１３，１４は、第１フランジ３ａの端面部２５及び第２フランジ３ｂの端面部２６上に配置され、後述するように位置調整された上で、端面部２５、２６に対しレーザービーム６３を斜め上方から照射するようになっている。端面部２５、２６におけるレーザービーム６３が照射される部分を、以下、便宜上、照射点７１，７２という。
【００１５】
レーザービーム溶接装置１は、第１、第２トーチ１１，１２を３次元的にそれぞれ独立して移動させる駆動装置（駆動手段）２７を有している。
第１、第２トーチ１１，１２の先端部には、図１及び図２に示すように、焦点位置−板材間距離検出装置（焦点位置−板材間距離検出手段）２８が設けられており、焦点位置−板材間距離ｙ（図４参照）を検出するようにしている。ここで、焦点位置−板材間距離ｙは、第１トーチ１１からのレーザービーム６３が照射される第１フランジ３ａの端面部２５上の照射点７１と第１集光レンズ２１の焦点２３位置とを結ぶ照射方向線分７３（図４参照）における上下方向成分に相当する長さである。また、第２フランジ３ｂに対しては、焦点位置−板材間距離ｙは、端面部２６上の照射点７２と第２集光レンズ２２の焦点２４位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する長さであるといえる。
【００１６】
焦点位置−板材間距離検出装置２８の検出原理について、図４の原理図に基づいて説明する。
この原理図（図４）では、焦点位置−板材間距離検出装置２８は第１トーチ１１に設けられ、第１フランジ３ａの端面部２５を対象にした焦点位置−板材間距離ｙの検出を行う場合を例にしている。図４中、７３は、前記照射点７１と第１集光レンズ２１の焦点２３位置とを結ぶ照射方向線分を示している。また、図４の例ではレーザービーム６３は、端面部２５に対して真上から下方に向けて照射されており、照射方向線分７３における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離ｙは、照射方向線分７３の長さに一致したものになっている。
【００１７】
焦点位置−板材間距離検出装置２８は、図４に示すように、焦点位置−板材間距離ｙを検出するためのレーザービーム（以下、便宜上、基準レーザービームという）６３ａを所定の位置２９から所定の出射角（第１集光レンズ２１の焦点２３位置に向かう角度）で発信する発信部３０と、発信部３０から発信され第１フランジ３ａの端面部２５で反射された基準レーザービーム６３ａを受光する受光部３１と、焦点位置−板材間距離ｙ検出のために発信部３０の制御を行い、かつ記憶機能を有する演算部３２と、から大略構成されている。
【００１８】
受光部３１は、入射する基準レーザービーム６３ａの位置（計測入射位置という。）Ｄを検出する。
演算部３２は、基準レーザービーム６３ａが第１集光レンズ２１の焦点２３位置で反射されて受光部３１に入射される位置（基準入射位置という。）Ｅ及び当該基準レーザービーム６３ａが受光部３１に対して入射する際の角度（以下、基準入射角という。）αを記憶している。この記憶データは、予め行われる計測により求められたデータを用いる。
【００１９】
上述したように受光部３１は基準レーザービーム６３ａの計測入射位置Ｄを検出するが、その際の基準レーザービーム６３ａの入射角度は、前記基準入射角αと同等（すなわち、前記集光レンズの焦点位置で反射される基準レーザービーム６３ａと第１フランジ３ａの端面部２５とは平行）になる。
演算部３２は、さらに、基準入射位置Ｅから計測入射位置Ｄまでの距離（水平方向距離という）ｘ及び前記基準入射角αから、第１集光レンズ２１の焦点２３位置から第１フランジ３ａの端面部２５までの距離（照射方向線分７３における上下方向成分、前記焦点位置−板材間距離ｙ）を求め、焦点位置−板材間距離ｙを示す情報（焦点位置−板材間距離情報という。）Ｇを出力する。
演算部３２は、同様にして第２集光レンズ２２の焦点２４位置から第２フランジ３ｂの端面部２６までの距離（前記焦点位置−板材間距離ｙ）を求め、当該焦点位置−板材間距離ｙを示す情報（焦点位置−板材間距離情報Ｇ）を出力する。
【００２０】
なお、本実施の形態では、上述したように端面部２５、２６に対しレーザービーム６３を斜め上方から照射する（図１参照）ようになっているが、端面部２５、２６に対するレーザービーム６３の傾斜角度を予め記憶しており、この傾斜角度を考慮して前記焦点位置−板材間距離検出装置２８の検出原理を利用することにより焦点位置−板材間距離ｙを検出するようにしている。
【００２１】
前記演算部３２、駆動装置２７及びレーザービーム発振器１０にはコントローラ（制御手段）３３が接続されており、レーザービーム発振器１０からレーザービーム６３の発信を行わせるようにレーザービーム発振器１０を制御する。また、コントローラ３３は、演算部３２から焦点位置−板材間距離情報Ｇを入力し、焦点位置−板材間距離情報Ｇに基づいて駆動装置２７を制御して、焦点位置−板材間距離ｙがゼロとなるように、第１、第２トーチ１１，１２を移動させる。例えば図４の原理図において、第１トーチ１１を、下方に移動して焦点２３位置が第１フランジ３ａの端面部２５に一致する（すなわちジャストフォーカスとなる）ように第１トーチ１１の位置を調整する。また、コントローラ３３は、演算部３２からの情報に基づいて駆動装置２７を制御して第１、第２トーチ１１，１２を水平方向に移動させるようにしている。
【００２２】
上述したように構成したレーザービーム溶接装置１の作用を図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、レーザービーム溶接装置１を起動し（ステップＳ１）、第１、第２トーチ１１，１２をフューエルタンク２に対する溶接作業エリアの予め定められた位置（フューエルタンク初期位置）に配置する（ステップＳ２）。次に、２つの焦点位置−板材間距離検出装置２８を作動して、第１、第２トーチ１１，１２に対応する各発信部３０から基準レーザービーム６３ａを発信させ（ステップＳ３）、受光部３１への入光の有無を判定する（ステップＳ４）。
【００２３】
ステップＳ４で、受光部３１への入光が有る（Ｙｅｓ）と判定した場合、受光部３１に計測入射位置Ｄを検出させ水平方向距離ｘを求める（ステップＳ５）。
ステップＳ４で、受光部３１への入光が無い（Ｎｏ）と判定した場合、受光部３１への入光が無いとされたトーチ（第１、第２トーチ１１，１２のうち一方又は両方）を対象として駆動装置２７の作動により水平方向の移動を行い（ステップＳ６）、ステップＳ４に戻る。
本実施の形態では、発信部３０、受光部３１及び演算部３２が板材有無検出手段を構成し、コントローラ３３が制御手段（段落「００２１」参照）を構成している。
【００２４】
ステップＳ５に続いて、演算部３２は、水平方向距離ｘ及び基準入射角αから、焦点位置−板材間距離ｙを求めて焦点位置−板材間距離情報Ｇとしてコントローラ３３に出力する（ステップＳ７）。次に、コントローラ３３は、前記焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００２５】
ステップＳ８で焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕である（Ｙｅｓ）と判定すると、レーザービーム発振器１０を駆動してレーザービーム６３を第１、第２トーチ１１，１２から第１、第２フランジ３ａ、３ｂに照射してへり溶接を行う（ステップＳ９）。ステップＳ８でＹｅｓと判定された状態では第１、第２トーチ１１，１２は第１、第２フランジ３ａ、３ｂに対してジャストフォーカスとなっている。このため、前記ステップＳ９を実行することにより、図７に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの突合せ部３５は効率的に溶融し溶融部分６４の体積は大きくなり、第１、第２フランジ３ａ、３ｂひいては第１、第２の容器部材６，７は確実に接合されて、強固なフューエルタンク２を得ることができる。
【００２６】
ステップＳ８で第１、第２トーチ１１，１２のうちいずれか一方のトーチに対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない（Ｎｏ）と判定すると、第１トーチ１１又は第２トーチ１２を移動させて（ステップＳ１０）、ステップＳ８に戻って焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となることを確認した後、ステップＳ９に進む。
例えば第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない場合、第１トーチ１１の第１集光レンズ２１の焦点２３位置が第１フランジ３ａの端面部２５に一致するように、ステップＳ５で得られた第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙ分だけ第１トーチ１１を移動させ、第１トーチ１１からのレーザービーム６３が第１フランジ３ａの端面部２５にジャストフォーカスして照射されるようにする。
【００２７】
上述したように焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない（Ｎｏ）と判定した場合、焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となるように、第１トーチ１１又は第２トーチ１２を移動させ（ステップＳ１０）、第１、第２トーチ１１，１２が第１、第２フランジ３ａ、３ｂに対してジャストフォーカスとなっている状態で、レーザービーム６３を第１、第２トーチ１１，１２から第１、第２フランジ３ａ、３ｂに照射してへり溶接を行う（ステップＳ９）。
このため、前記ステップＳ９を実行することにより、図７に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの突合せ部３５は効率的に溶融し溶融部分６４の体積は大きくなり、第１、第２フランジ３ａ、３ｂひいては第１、第２の容器部材６，７は確実に接合されて、強固なフューエルタンク２を得ることができる。
【００２８】
例えば、図１に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６（突合せ部３５）に、段差６０が存在すると、ステップＳ８で第１、第２トーチ１１，１２のうち少なくとも一方のトーチ（この場合、第１トーチ１１を例にする。）に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない（Ｎｏ）と判定される。すると、第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となるように、第１トーチ１１を移動させる（ステップＳ１０）。そして、第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となった状態でレーザービーム６３を第１、第２トーチ１１，１２から第１、第２フランジ３ａ、３ｂに照射してへり溶接を行う（ステップＳ９）。このため、第１、第２フランジ３ａ、３ｂひいては第１、第２の容器部材６，７は確実に接合されて、強固なフューエルタンク２を得ることができる。
すなわち、第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部（突合せ部３５）に、段差６０が存在しても、第１、第２フランジ３ａ、３ｂに対してジャストフォーカス状態でレーザービーム６３を照射するので、へり溶接を効率良くかつ精度高く行うことができ、接合強度の向上を図ることができる。
【００２９】
また、上述したようにステップＳ４で、受光部３１への入光が無い（Ｙｅｓ）と判定した場合、受光部３１への入光が無いとされたトーチ（第１、第２トーチ１１，１２のうち一方又は両方）を対象として駆動装置２７の作動により水平方向に移動させる（ステップＳ６）。このため、仮に図１に示されるように第１、第２フランジ３ａ、３ｂ間に板隙６１が存在しても、ステップＳ９で第１、第２トーチ１１，１２から出射されるレーザービーム６３は第１、第２フランジ３ａ、３ｂの両者に効率良く照射され、その分、溶融部分３５の体積の増加を図ることができる。
【００３０】
上記実施の形態では、図１に示されるように、第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６（突合せ部３５）に段差６０及び板隙６１が存在する場合を例にしたが、これに限らず、第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６に板隙が無くて段差のみが存在する場合に、前記レーザービーム溶接装置１を用いてもよい。また、図８に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６（突合せ部３５）に段差が無くて板隙６１のみが存在する場合に、前記レーザービーム溶接装置１を用いてもよい。
【００３１】
上記実施の形態では、一つのレーザービーム発振器１０を有した場合を例にしたが、これに代えて、図９に示すように２つのレーザービーム発振器１０ａ，１０ｂを設け、各レーザービーム発振器１０ａ，１０ｂに対して専用のビーム伝送路１５ａ，１５ｂを介して第１、第２トーチ１１，１２を接続するように構成してもよい。
上記実施の形態では、第１、第２トーチ１１，１２にそれぞれ設けられる２つの焦点位置−板材間距離検出装置２８について、同等仕様で構成されている場合を例にしたが、これに限られるものではなく、異なる仕様で構成してもよい。
上記実施の形態では、溶接対象がフューエルタンク２である場合を例にしたが、これに代えて、へり溶接を行う他のワークに対して本発明を適用するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載に係るレーザービーム溶接装置の発明によれば、制御手段は、板材有無検出手段が、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないことを検出した場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、駆動手段を制御して、その受光部を備えたトーチを移動させるので、仮に２枚の板材間に板隙が存在しても、２本のトーチから出射されるレーザービームが２枚の板材の端面部の両者に効率良く、かつ確実に照射されると共に、これに伴い、レーザービームにより形成される溶融部分の体積の増加を図ることができる。
さらに、制御手段が、焦点位置−板材間距離検出手段が検出した焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。このため、２本のトーチからのレーザービームを２枚の板材の各端面部に対して、ジャストフォーカスの状態で照射して、２枚の板材の突合せ部を効率的に溶融させることができ、これに伴い２枚の板材を確実かつ精度高く接合することができる。
【００３３】
請求項２に記載に係るレーザービーム溶接方法の発明によれば、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないと判定された場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、その受光部を備えたトーチを移動するので、仮に２枚の板材間に板隙が存在しても、２本のトーチから出射されるレーザービームが２枚の板材の端面部の両者に効率良く、かつ確実に照射されると共に、これに伴い、レーザービームにより形成される溶融部分の体積の増加を図ることができる。
さらに、検出により得られる焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。このため、２本のトーチからのレーザービームを２枚の板材の各端面部に対して、ジャストフォーカスの状態で照射して、２枚の板材の突合せ部を効率的に溶融させることができ、これに伴い２枚の板材を確実かつ精度高く接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザービーム溶接装置を模式的に示す図である。
【図２】図１のレーザービーム溶接装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１のレーザービーム溶接装置のレーザービームの伝送経路を模式的に示す図である。
【図４】図１のレーザービーム溶接装置に用いられる焦点位置−板材間距離検出装置の検出原理を模式的に示す正面図である。
【図５】図１のレーザービーム溶接装置の溶接対象であるフューエルタンクを示す斜視図である。
【図６】図１のレーザービーム溶接装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】図１のレーザービーム溶接装置の溶接により得られるフューエルタンクの第１、第２フランジの溶接状態を模式的に示す正面図である。
【図８】第１、第２フランジについて段差が無く板隙が存在する場合を模式的に示す図である。
【図９】レーザービーム発振器を２つ備えるレーザービーム溶接装置を示す図である。
【図１０】従来技術での問題点を説明するための模式図である。
【図１１】図１０の従来技術で得られる溶接部分の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ レーザービーム溶接装置
２ フューエルタンク
３ａ，３ｂ 第１、第２フランジ
１１，１２ 第１、第２トーチ
１３，１４ 照射部
２１，２２ 第１、第２集光レンズ
２３ 焦点（第１集光レンズ２１の焦点）
２４ 焦点（第２集光レンズ２２の焦点）
２５，２６ 第１フランジ３ａ、第２フランジ３ｂの端面部
２７ 駆動装置（駆動手段）
２８ 焦点位置−板材間距離検出装置
３０ 発信部（板材有無検出手段）
３１ 受光部（板材有無検出手段）
３２ 演算部（板材有無検出手段）
３３ コントローラ（制御手段、照射域配置用移動制御部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のフューエルタンクのフランジ部に対するへり溶接などに用いられるレーザービーム溶接装置及びレーザービーム溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接合される２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接装置の一例として、１本のトーチからのレーザービームを２枚の板材の突合せ部（溶接して接合すべき部分）に照射して、２枚の板材を接合する溶接装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２６９９４３号公報（段落「００１２」〜「００１５」及び図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、２枚の板材の突合せ部（溶接して接合すべき部分）に板隙（隙間）、段差が存在すると溶接不良や未接合な部分が発生する。
すなわち、突合せ部に板隙が存在すると、レーザービームが照射される面積が減少するため溶融される体積が減少する。その結果、板隙を埋め合わせるだけの溶融体積が得られず溶接不良や未接合な部分が発生する。
また、突合せ部に段差が存在すると、突合せ部の両方の板材にレーザービームをジャストフォーカスするのは不可能であるため、溶融される体積が減少する。その結果、２枚の板の溶融池がつながらないため溶接不良や未接合な部分が発生する。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、第１、第２板材５１，５２の突合せ部（突合せ部５３における第１板材５１側、第２板材５２側を第１板材側、第２板材側突合せ部という。）５３ａ、５３ｂに段差６０及び板隙（隙間）６１が存在する場合がある。このような場合に、従来技術では、１本の溶接トーチ６２（以下、トーチという。）からのレーザービーム６３が突合せ部５３に効率良く当らず（すなわち、ジャストフォーカスにならず）、図１１に示すように溶融される（当該溶融される部分を溶融部分６４という。）体積が小さいものとなる。このため、従来技術では、第１、第２板材５１，５２を接合できないことが起こり得た。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、板隙及び段差がある場合にも板材のへり溶接を適切に行うことができるレーザービーム溶接装置及びレーザービーム溶接方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、接合される２枚の板材の端面部にそれぞれ上方向からレーザービームを照射する、それぞれ集光レンズを備えた２本のトーチと、
該２本のトーチを移動させる駆動手段と、を有し、
前記２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接装置において、
前記２本のトーチに個別に設けられて前記２枚の板材のぞれぞれに向けて基準レーザービームを照射する発信部及び前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光を受光する受光部を含み、前記受光部に前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光が入光したか否かを検出する板材有無検出手段と、
前記板材有無検出手段が、前記２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部に反射光が入光していないことを検出した場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、前記駆動手段を制御して、その受光部を備えたトーチを移動させる制御手段と、
前記受光部が検出する前記板材による前記基準レーザービームの反射光の入射位置に基づき、前記２本のトーチのそれぞれからの前記レーザービームが照射される前記端面部上の照射点と前記各トーチに対応する集光レンズの焦点位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離を検出する焦点位置−板材間距離検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記焦点位置−板材間距離検出手段が検出した前記焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、前記駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係るレーザービーム溶接装置の発明によれば、制御手段は、板材有無検出手段が、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないことを検出した場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、前記駆動手段を制御してその受光部を備えたトーチを移動させる。
さらに、制御手段は、焦点位置−板材間距離検出手段が検出した焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定すると、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、接合される２枚の板材の端面部にそれぞれ上方向からレーザービームを照射する、それぞれ集光レンズを備えた２本のトーチと、
該２本のトーチを移動させる駆動手段と、を有し、
前記２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接方法において、
前記２本のトーチに個別に設けられた発信部から前記２枚の板材のぞれぞれに向けて基準レーザービームを照射し、前記２本のトーチに個別に設けられた受光部によって前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光を受光し、前記受光部が前記反射光を受光したか否かを判定し、
前記２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が反射光を受光していないと判定された場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、その受光部を備えたトーチを移動し、
前記受光部が検出する前記板材による前記基準レーザービームの反射光の入射位置に基づき、前記２本のトーチのそれぞれからのレーザービームが照射される前記端面部上の照射点と前記各トーチに対応する集光レンズの焦点位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離を検出し、
該検出により得られる前記焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、前記駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係るレーザービーム溶接方法の発明によれば、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないと判定された場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、その受光部を備えたトーチを移動する。
さらに、検出により得られる焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１ないし図７に基づいて説明する。
図１〜図４に示すレーザービーム溶接装置１は、例えば図５に示す自動車用のフューエルタンク２のフランジ３のへり溶接のために用いられる。フューエルタンク２は燃料を貯留する容器本体４を備えている。容器本体４は、凹部５が形成された例えばステンレス鋼板からなる第１、第２の容器部材６，７を接合することにより構成される。
第１、第２の容器部材６，７の縁部には、フランジ（請求項１の２枚の板材に相当する。）３が形成されている。第１の容器部材６のフランジ３を第１フランジ３ａといい、第２の容器部材７のフランジ３を第２フランジ３ｂという。容器本体４は、第１、第２フランジ３ａ、３ｂをへり溶接することにより第１、第２の容器部材６，７が接合されて得られている。第１の容器部材６には、エンジンへの燃料供給用の開口部８及び燃料を容器本体４に供給するためのパイプ９が設けられている。
【００１２】
前記レーザービーム溶接装置１は、図１〜図３に示すように、レーザービーム発振器１０と、２本のトーチ（図１右側のトーチを第１トーチ１１、左側のトーチを第２トーチ１２という。）と、を備えている。第１、第２トーチ１１，１２の先端側には照射部１３，１４が設けられている。レーザービーム発振器１０と第１、第２トーチ１１，１２の基端側とはビーム伝送路１５を介して接続されており、レーザービーム発振器１０からのレーザービーム６３を照射部１３，１４から外部に照射し得るようになっている。
【００１３】
ビーム伝送路１５の途中には、部分反射鏡１６、全反射鏡１７が設けられている。レーザービーム発振器１０からのレーザービーム６３は、部分反射鏡１６を介してその約５０％が第１トーチ１１側に反射される一方、残りが全反射鏡１７側に進んで第２トーチ１２側に伝送されるようになっている。
以下、ビーム伝送路１５のうち、部分反射鏡１６から第１トーチ１１までの部分を第１トーチビーム伝送路１８といい、全反射鏡１７から第２トーチ１２までの部分を第２トーチ側ビーム伝送路１９という。第１、第２トーチ側ビーム伝送路１８，１９は、可撓性とされており、後述する第１、第２トーチ１１，１２の移動に追従し得るようになっている。
【００１４】
第１、第２トーチ１１，１２内には、集光レンズ（第１、第２トーチ１１，１２に対応してそれぞれ第１、第２集光レンズ２１，２２という。）が収納されており、部分反射鏡１６又は全反射鏡１７からのレーザービーム６３を焦点２３，２４に集光するようにしている。この実施の形態では、第１、第２トーチ１１，１２の照射部１３，１４は、第１フランジ３ａの端面部２５及び第２フランジ３ｂの端面部２６上に配置され、後述するように位置調整された上で、端面部２５、２６に対しレーザービーム６３を斜め上方から照射するようになっている。端面部２５、２６におけるレーザービーム６３が照射される部分を、以下、便宜上、照射点７１，７２という。
【００１５】
レーザービーム溶接装置１は、第１、第２トーチ１１，１２を３次元的にそれぞれ独立して移動させる駆動装置（駆動手段）２７を有している。
第１、第２トーチ１１，１２の先端部には、図１及び図２に示すように、焦点位置−板材間距離検出装置（焦点位置−板材間距離検出手段）２８が設けられており、焦点位置−板材間距離ｙ（図４参照）を検出するようにしている。ここで、焦点位置−板材間距離ｙは、第１トーチ１１からのレーザービーム６３が照射される第１フランジ３ａの端面部２５上の照射点７１と第１集光レンズ２１の焦点２３位置とを結ぶ照射方向線分７３（図４参照）における上下方向成分に相当する長さである。また、第２フランジ３ｂに対しては、焦点位置−板材間距離ｙは、端面部２６上の照射点７２と第２集光レンズ２２の焦点２４位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する長さであるといえる。
【００１６】
焦点位置−板材間距離検出装置２８の検出原理について、図４の原理図に基づいて説明する。
この原理図（図４）では、焦点位置−板材間距離検出装置２８は第１トーチ１１に設けられ、第１フランジ３ａの端面部２５を対象にした焦点位置−板材間距離ｙの検出を行う場合を例にしている。図４中、７３は、前記照射点７１と第１集光レンズ２１の焦点２３位置とを結ぶ照射方向線分を示している。また、図４の例ではレーザービーム６３は、端面部２５に対して真上から下方に向けて照射されており、照射方向線分７３における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離ｙは、照射方向線分７３の長さに一致したものになっている。
【００１７】
焦点位置−板材間距離検出装置２８は、図４に示すように、焦点位置−板材間距離ｙを検出するためのレーザービーム（以下、便宜上、基準レーザービームという）６３ａを所定の位置２９から所定の出射角（第１集光レンズ２１の焦点２３位置に向かう角度）で発信する発信部３０と、発信部３０から発信され第１フランジ３ａの端面部２５で反射された基準レーザービーム６３ａを受光する受光部３１と、焦点位置−板材間距離ｙ検出のために発信部３０の制御を行い、かつ記憶機能を有する演算部３２と、から大略構成されている。
【００１８】
受光部３１は、入射する基準レーザービーム６３ａの位置（計測入射位置という。）Ｄを検出する。
演算部３２は、基準レーザービーム６３ａが第１集光レンズ２１の焦点２３位置で反射されて受光部３１に入射される位置（基準入射位置という。）Ｅ及び当該基準レーザービーム６３ａが受光部３１に対して入射する際の角度（以下、基準入射角という。）αを記憶している。この記憶データは、予め行われる計測により求められたデータを用いる。
【００１９】
上述したように受光部３１は基準レーザービーム６３ａの計測入射位置Ｄを検出するが、その際の基準レーザービーム６３ａの入射角度は、前記基準入射角αと同等（すなわち、前記集光レンズの焦点位置で反射される基準レーザービーム６３ａと第１フランジ３ａの端面部２５とは平行）になる。
演算部３２は、さらに、基準入射位置Ｅから計測入射位置Ｄまでの距離（水平方向距離という）ｘ及び前記基準入射角αから、第１集光レンズ２１の焦点２３位置から第１フランジ３ａの端面部２５までの距離（照射方向線分７３における上下方向成分、前記焦点位置−板材間距離ｙ）を求め、焦点位置−板材間距離ｙを示す情報（焦点位置−板材間距離情報という。）Ｇを出力する。
演算部３２は、同様にして第２集光レンズ２２の焦点２４位置から第２フランジ３ｂの端面部２６までの距離（前記焦点位置−板材間距離ｙ）を求め、当該焦点位置−板材間距離ｙを示す情報（焦点位置−板材間距離情報Ｇ）を出力する。
【００２０】
なお、本実施の形態では、上述したように端面部２５、２６に対しレーザービーム６３を斜め上方から照射する（図１参照）ようになっているが、端面部２５、２６に対するレーザービーム６３の傾斜角度を予め記憶しており、この傾斜角度を考慮して前記焦点位置−板材間距離検出装置２８の検出原理を利用することにより焦点位置−板材間距離ｙを検出するようにしている。
【００２１】
前記演算部３２、駆動装置２７及びレーザービーム発振器１０にはコントローラ（制御手段）３３が接続されており、レーザービーム発振器１０からレーザービーム６３の発信を行わせるようにレーザービーム発振器１０を制御する。また、コントローラ３３は、演算部３２から焦点位置−板材間距離情報Ｇを入力し、焦点位置−板材間距離情報Ｇに基づいて駆動装置２７を制御して、焦点位置−板材間距離ｙがゼロとなるように、第１、第２トーチ１１，１２を移動させる。例えば図４の原理図において、第１トーチ１１を、下方に移動して焦点２３位置が第１フランジ３ａの端面部２５に一致する（すなわちジャストフォーカスとなる）ように第１トーチ１１の位置を調整する。また、コントローラ３３は、演算部３２からの情報に基づいて駆動装置２７を制御して第１、第２トーチ１１，１２を水平方向に移動させるようにしている。
【００２２】
上述したように構成したレーザービーム溶接装置１の作用を図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、レーザービーム溶接装置１を起動し（ステップＳ１）、第１、第２トーチ１１，１２をフューエルタンク２に対する溶接作業エリアの予め定められた位置（フューエルタンク初期位置）に配置する（ステップＳ２）。次に、２つの焦点位置−板材間距離検出装置２８を作動して、第１、第２トーチ１１，１２に対応する各発信部３０から基準レーザービーム６３ａを発信させ（ステップＳ３）、受光部３１への入光の有無を判定する（ステップＳ４）。
【００２３】
ステップＳ４で、受光部３１への入光が有る（Ｙｅｓ）と判定した場合、受光部３１に計測入射位置Ｄを検出させ水平方向距離ｘを求める（ステップＳ５）。
ステップＳ４で、受光部３１への入光が無い（Ｎｏ）と判定した場合、受光部３１への入光が無いとされたトーチ（第１、第２トーチ１１，１２のうち一方又は両方）を対象として駆動装置２７の作動により水平方向の移動を行い（ステップＳ６）、ステップＳ４に戻る。
本実施の形態では、発信部３０、受光部３１及び演算部３２が板材有無検出手段を構成し、コントローラ３３が制御手段（段落「００２１」参照）を構成している。
【００２４】
ステップＳ５に続いて、演算部３２は、水平方向距離ｘ及び基準入射角αから、焦点位置−板材間距離ｙを求めて焦点位置−板材間距離情報Ｇとしてコントローラ３３に出力する（ステップＳ７）。次に、コントローラ３３は、前記焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００２５】
ステップＳ８で焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕である（Ｙｅｓ）と判定すると、レーザービーム発振器１０を駆動してレーザービーム６３を第１、第２トーチ１１，１２から第１、第２フランジ３ａ、３ｂに照射してへり溶接を行う（ステップＳ９）。ステップＳ８でＹｅｓと判定された状態では第１、第２トーチ１１，１２は第１、第２フランジ３ａ、３ｂに対してジャストフォーカスとなっている。このため、前記ステップＳ９を実行することにより、図７に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの突合せ部３５は効率的に溶融し溶融部分６４の体積は大きくなり、第１、第２フランジ３ａ、３ｂひいては第１、第２の容器部材６，７は確実に接合されて、強固なフューエルタンク２を得ることができる。
【００２６】
ステップＳ８で第１、第２トーチ１１，１２のうちいずれか一方のトーチに対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない（Ｎｏ）と判定すると、第１トーチ１１又は第２トーチ１２を移動させて（ステップＳ１０）、ステップＳ８に戻って焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となることを確認した後、ステップＳ９に進む。
例えば第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない場合、第１トーチ１１の第１集光レンズ２１の焦点２３位置が第１フランジ３ａの端面部２５に一致するように、ステップＳ５で得られた第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙ分だけ第１トーチ１１を移動させ、第１トーチ１１からのレーザービーム６３が第１フランジ３ａの端面部２５にジャストフォーカスして照射されるようにする。
【００２７】
上述したように焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない（Ｎｏ）と判定した場合、焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となるように、第１トーチ１１又は第２トーチ１２を移動させ（ステップＳ１０）、第１、第２トーチ１１，１２が第１、第２フランジ３ａ、３ｂに対してジャストフォーカスとなっている状態で、レーザービーム６３を第１、第２トーチ１１，１２から第１、第２フランジ３ａ、３ｂに照射してへり溶接を行う（ステップＳ９）。
このため、前記ステップＳ９を実行することにより、図７に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの突合せ部３５は効率的に溶融し溶融部分６４の体積は大きくなり、第１、第２フランジ３ａ、３ｂひいては第１、第２の容器部材６，７は確実に接合されて、強固なフューエルタンク２を得ることができる。
【００２８】
例えば、図１に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６（突合せ部３５）に、段差６０が存在すると、ステップＳ８で第１、第２トーチ１１，１２のうち少なくとも一方のトーチ（この場合、第１トーチ１１を例にする。）に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕でない（Ｎｏ）と判定される。すると、第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となるように、第１トーチ１１を移動させる（ステップＳ１０）。そして、第１トーチ１１に対応する焦点位置−板材間距離ｙがゼロ〔０〕となった状態でレーザービーム６３を第１、第２トーチ１１，１２から第１、第２フランジ３ａ、３ｂに照射してへり溶接を行う（ステップＳ９）。このため、第１、第２フランジ３ａ、３ｂひいては第１、第２の容器部材６，７は確実に接合されて、強固なフューエルタンク２を得ることができる。
すなわち、第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部（突合せ部３５）に、段差６０が存在しても、第１、第２フランジ３ａ、３ｂに対してジャストフォーカス状態でレーザービーム６３を照射するので、へり溶接を効率良くかつ精度高く行うことができ、接合強度の向上を図ることができる。
【００２９】
また、上述したようにステップＳ４で、受光部３１への入光が無い（Ｙｅｓ）と判定した場合、受光部３１への入光が無いとされたトーチ（第１、第２トーチ１１，１２のうち一方又は両方）を対象として駆動装置２７の作動により水平方向に移動させる（ステップＳ６）。このため、仮に図１に示されるように第１、第２フランジ３ａ、３ｂ間に板隙６１が存在しても、ステップＳ９で第１、第２トーチ１１，１２から出射されるレーザービーム６３は第１、第２フランジ３ａ、３ｂの両者に効率良く照射され、その分、溶融部分３５の体積の増加を図ることができる。
【００３０】
上記実施の形態では、図１に示されるように、第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６（突合せ部３５）に段差６０及び板隙６１が存在する場合を例にしたが、これに限らず、第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６に板隙が無くて段差のみが存在する場合に、前記レーザービーム溶接装置１を用いてもよい。また、図８に示すように第１、第２フランジ３ａ、３ｂの端面部２５，２６（突合せ部３５）に段差が無くて板隙６１のみが存在する場合に、前記レーザービーム溶接装置１を用いてもよい。
【００３１】
上記実施の形態では、一つのレーザービーム発振器１０を有した場合を例にしたが、これに代えて、図９に示すように２つのレーザービーム発振器１０ａ，１０ｂを設け、各レーザービーム発振器１０ａ，１０ｂに対して専用のビーム伝送路１５ａ，１５ｂを介して第１、第２トーチ１１，１２を接続するように構成してもよい。
上記実施の形態では、第１、第２トーチ１１，１２にそれぞれ設けられる２つの焦点位置−板材間距離検出装置２８について、同等仕様で構成されている場合を例にしたが、これに限られるものではなく、異なる仕様で構成してもよい。
上記実施の形態では、溶接対象がフューエルタンク２である場合を例にしたが、これに代えて、へり溶接を行う他のワークに対して本発明を適用するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載に係るレーザービーム溶接装置の発明によれば、制御手段は、板材有無検出手段が、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないことを検出した場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、駆動手段を制御して、その受光部を備えたトーチを移動させるので、仮に２枚の板材間に板隙が存在しても、２本のトーチから出射されるレーザービームが２枚の板材の端面部の両者に効率良く、かつ確実に照射されると共に、これに伴い、レーザービームにより形成される溶融部分の体積の増加を図ることができる。
さらに、制御手段が、焦点位置−板材間距離検出手段が検出した焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。このため、２本のトーチからのレーザービームを２枚の板材の各端面部に対して、ジャストフォーカスの状態で照射して、２枚の板材の突合せ部を効率的に溶融させることができ、これに伴い２枚の板材を確実かつ精度高く接合することができる。
【００３３】
請求項２に記載に係るレーザービーム溶接方法の発明によれば、２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が基準レーザービームの反射光を受光していないと判定された場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、その受光部を備えたトーチを移動するので、仮に２枚の板材間に板隙が存在しても、２本のトーチから出射されるレーザービームが２枚の板材の端面部の両者に効率良く、かつ確実に照射されると共に、これに伴い、レーザービームにより形成される溶融部分の体積の増加を図ることができる。
さらに、検出により得られる焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、駆動手段を制御して前記トーチを移動させて集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させる。このため、２本のトーチからのレーザービームを２枚の板材の各端面部に対して、ジャストフォーカスの状態で照射して、２枚の板材の突合せ部を効率的に溶融させることができ、これに伴い２枚の板材を確実かつ精度高く接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザービーム溶接装置を模式的に示す図である。
【図２】図１のレーザービーム溶接装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１のレーザービーム溶接装置のレーザービームの伝送経路を模式的に示す図である。
【図４】図１のレーザービーム溶接装置に用いられる焦点位置−板材間距離検出装置の検出原理を模式的に示す正面図である。
【図５】図１のレーザービーム溶接装置の溶接対象であるフューエルタンクを示す斜視図である。
【図６】図１のレーザービーム溶接装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】図１のレーザービーム溶接装置の溶接により得られるフューエルタンクの第１、第２フランジの溶接状態を模式的に示す正面図である。
【図８】第１、第２フランジについて段差が無く板隙が存在する場合を模式的に示す図である。
【図９】レーザービーム発振器を２つ備えるレーザービーム溶接装置を示す図である。
【図１０】従来技術での問題点を説明するための模式図である。
【図１１】図１０の従来技術で得られる溶接部分の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ レーザービーム溶接装置
２ フューエルタンク
３ａ，３ｂ 第１、第２フランジ
１１，１２ 第１、第２トーチ
１３，１４ 照射部
２１，２２ 第１、第２集光レンズ
２３ 焦点（第１集光レンズ２１の焦点）
２４ 焦点（第２集光レンズ２２の焦点）
２５，２６ 第１フランジ３ａ、第２フランジ３ｂの端面部
２７ 駆動装置（駆動手段）
２８ 焦点位置−板材間距離検出装置
３０ 発信部（板材有無検出手段）
３１ 受光部（板材有無検出手段）
３２ 演算部（板材有無検出手段）
３３ コントローラ（制御手段、照射域配置用移動制御部）
Claims (2)
- 接合される２枚の板材の端面部にそれぞれ上方向からレーザービームを照射する、それぞれ集光レンズを備えた２本のトーチと、
該２本のトーチを移動させる駆動手段と、を有し、
前記２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接装置において、
前記２本のトーチに個別に設けられて前記２枚の板材のぞれぞれに向けて基準レーザービームを照射する発信部及び前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光を受光する受光部を含み、前記受光部に前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光が入光したか否かを検出する板材有無検出手段と、
前記板材有無検出手段が、前記２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部に反射光が入光していないことを検出した場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、前記駆動手段を制御して、その受光部を備えたトーチを移動させる制御手段と、
前記受光部が検出する前記板材による前記基準レーザービームの反射光の入射位置に基づき、前記２本のトーチのそれぞれからの前記レーザービームが照射される前記端面部上の照射点と前記各トーチに対応する集光レンズの焦点位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離を検出する焦点位置−板材間距離検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記焦点位置−板材間距離検出手段が検出した前記焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、前記駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させることを特徴とするレーザービーム溶接装置。 - 接合される２枚の板材の端面部にそれぞれ上方向からレーザービームを照射する、それぞれ集光レンズを備えた２本のトーチと、
該２本のトーチを移動させる駆動手段と、を有し、
前記２枚の板材に対してへり溶接を行うレーザービーム溶接方法において、
前記２本のトーチに個別に設けられた発信部から前記２枚の板材のぞれぞれに向けて基準レーザービームを照射し、前記２本のトーチに個別に設けられた受光部によって前記２枚の板材による前記基準レーザービームの反射光を受光し、前記受光部が前記反射光を受光したか否かを判定し、
前記２つの受光部のうち少なくとも一方の受光部が反射光を受光していないと判定された場合、その受光部が前記反射光を受光し得る位置になるように、その受光部を備えたトーチを移動し、
前記受光部が検出する前記板材による前記基準レーザービームの反射光の入射位置に基づき、前記２本のトーチのそれぞれからのレーザービームが照射される前記端面部上の照射点と前記各トーチに対応する集光レンズの焦点位置とを結ぶ照射方向線分における上下方向成分に相当する焦点位置−板材間距離を検出し、
該検出により得られる前記焦点位置−板材間距離がゼロであるか否かを判定し、当該判定で否と判定したとき、前記駆動手段を制御して前記トーチを移動させて前記集光レンズの焦点位置を前記端面部に一致させることを特徴とするレーザービーム溶接方法。
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