JP5402100B2 - 板材保持装置、板材保持方法、レーザ溶接システム、およびレーザ溶接方法 - Google Patents
板材保持装置、板材保持方法、レーザ溶接システム、およびレーザ溶接方法 Download PDFInfo
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるレーザ溶接システムを説明するための図である。
なお、本実施の形態の板材保持装置10では、サーボモータの回転量のみから押圧部材111の移動量を算出した。しかしながら、押圧部材111の移動量を精度良く検出する見地から、押圧部材111に歪みゲージ113のような変形量検出手段を貼り付けてもよい(図5参照)。このような構成によれば、歪みゲージ113からの信号に基づいて取得される押圧部材111の変形量に基づいて、制御装置30が、押圧部材111の移動量を補正することにより、押圧部材111の移動量を精度良く検出することができる。
図6は、本発明の第2の実施の形態における板材保持装置を示す図である。本実施の形態は、押圧部材を押圧方向に移動させる駆動機構として、エアシリンダを用いる実施の形態である。
図8は、本発明の第3の実施の形態における板材保持装置を示す図である。本実施の形態は、クランプ機構110の押圧部材111をサーボモータ122により直接的に駆動する実施の形態である。
隙間を空けて重ねられている3枚の板材をクランプ機構によってクランプする場合、上板と中板との間の隙間の変形量、および、中板と下板との間の隙間の変形量は、板材の強度(剛性)によって決まる。本実施の形態は、板材の強度を変化させることにより、板材間の隙間の変形量を調整する実施の形態である。
20 レーザ溶接装置、
30 制御装置(判定手段、制御手段、補正手段)、
40 板材、
41 上板(第3の板材)、
41a,41b エンボス(補強手段)、
42 中板(第2の板材)、
43 下板(第1の板材)、
110 クランプ機構、
111 押圧部材、
112 受け部材、
113 歪みゲージ(変形量検出手段)、
114 ロードセル(反力検出手段)、
120 駆動機構(駆動手段)、
121 昇降機構(駆動手段)、
122 サーボモータ(駆動手段、反力検出手段)、
123 エンコーダ(移動量検出手段)、
124 エアシリンダ、
125 空電比例弁(制御バルブ)、
126 磁歪式変位センサ(移動量検出手段)、
127 レーザ変位計(移動量検出手段)。
Claims (12)
- 隙間を空けて重ねられている複数枚の板材のうち最外部に配置される板材を押圧する押圧部材と、
前記押圧部材を押圧方向に移動させて、前記板材間の隙間を矯正する駆動手段と、
前記駆動手段により移動される前記押圧部材の前記押圧方向における移動量を検出する移動量検出手段と、
前記押圧部材により押圧されて変形した前記板材から当該押圧部材が受ける反力を検出する反力検出手段と、
前記移動量検出手段により検出された前記押圧部材の前記移動量と、前記反力検出手段により検出された前記板材からの前記反力とに基づいて、前記板材の接触状態を判定する判定手段と、を有し、
前記移動量検出手段および前記反力検出手段は、前記駆動手段の駆動情報から、前記移動量および前記反力をそれぞれ検出することを特徴とする板材保持装置。 - 前記駆動手段は、サーボモータを有し、
前記移動量検出手段は、前記サーボモータの回転量から、前記移動量を検出し、
前記反力検出手段は、前記サーボモータの駆動トルクから、前記反力を検出することを特徴とする請求項1に記載の板材保持装置。 - 前記押圧部材は、回動可能に回動軸により支持されており、
前記サーボモータの回転軸は、前記押圧部材の回動軸に直接的に連結されていることを特徴とする請求項2に記載の板材保持装置。 - 隙間を空けて重ねられている複数枚の板材のうち最外部に配置される板材を押圧する押圧部材と、
前記押圧部材を押圧方向に移動させて、前記板材間の隙間を矯正する駆動手段と、
前記駆動手段により移動される前記押圧部材の前記押圧方向における移動量を検出する移動量検出手段と、
前記押圧部材により押圧されて変形した前記板材から当該押圧部材が受ける反力を検出する反力検出手段と、
前記移動量検出手段により検出された前記押圧部材の前記移動量と、前記反力検出手段により検出された前記板材からの前記反力とに基づいて、前記板材の接触状態を判定する判定手段と、を有し、
前記駆動手段は、エアシリンダと、当該エアシリンダのエア圧を調整する制御バルブと、を有することを特徴とする板材保持装置。 - 前記板材からの前記反力と前記押圧部材の前記移動量との関係を示す反力の特性曲線は、前記板材の接触状態に応じて曲線の傾きが変化する特徴点を有し、
前記判断手段は、前記特徴点および前記曲線の傾きの少なくとも一方から、前記板材の接触状態を判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の板材保持装置。 - 前記押圧部材に取り付けられ、前記板材を押圧している前記押圧部材の変形量を検出する変形量検出手段と、
前記変形量検出手段により検出された前記押圧部材の変形量から、前記押圧部材の前記移動量を補正する補正手段と、をさらに有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の板材保持装置。 - 前記複数枚の板材は、第1の板材と、前記第1の板材上に重ねられた第2の板材と、前記第2の板材上に重ねられ前記押圧部材により押圧される第3の板材と、を有し、
前記第3の板材の強度が調整されることにより、前記押圧方向に移動される前記押圧部材によって矯正される前記板材間の隙間の大きさが調整されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の板材保持装置。 - 前記第2の板材と前記第3の板材との間には、前記強度を調整するための補強部材が備えられることを特徴とする請求項7に記載の板材保持装置。
- 前記補強部材は、当該補強部材が備えられる前記板材間の隙間を確保するためのスペーサを兼ねることを特徴とする請求項8に記載の板材保持装置。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の板材保持装置と、
前記判定手段により判定される前記板材の接触状態に基づいて前記駆動手段を制御することにより、前記隙間を調整する制御手段と、
前記制御手段により前記隙間が調整された前記板材にレーザ光を照射して、当該板材をレーザ溶接するレーザ光照射手段と、を有することを特徴とするレーザ溶接システム。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の板材保持装置を用いて板材を保持する板材保持方法であって、
隙間を空けて重ねられている複数枚の板材のうち最外部に配置される板材を押圧する押圧部材を前記駆動手段により移動させつつ、前記押圧部材の押圧方向における移動量を前記移動量検出手段により検出するとともに、前記押圧部材により押圧されて変形した前記板材から当該押圧部材が受ける反力を前記反力検出手段により検出する段階と、
前記押圧部材の前記移動量と前記板材からの前記反力とに基づいて、前記板材の接触状態を前記判定手段により判定する段階と、を有することを特徴とする板材保持方法。 - 請求項10に記載のレーザ溶接システムを用いて板材をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、
隙間を空けて重ねられている複数枚の板材のうち最外部に配置される板材を押圧する押圧部材を前記駆動手段により移動させつつ、前記押圧部材の押圧方向における移動量を前記移動量検出手段により検出するとともに、前記押圧部材により押圧されて変形した前記板材から当該押圧部材が受ける反力を前記反力検出手段により検出する段階と、
前記押圧部材の前記移動量と前記板材からの前記反力とに基づいて、前記板材の接触状態を前記判定手段により判定する段階と、
前記板材の接触状態に基づいて前記制御手段により前記駆動手段を制御して前記押圧部材を移動させることにより、前記隙間を調整する段階と、
前記隙間が調整された前記板材に前記レーザ光照射手段によりレーザ光を照射して、当該板材をレーザ溶接する段階と、を有することを特徴とするレーザ溶接方法。
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