JPH01118392A - レーザー溶接装置 - Google Patents
レーザー溶接装置Info
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- JPH01118392A JPH01118392A JP63252861A JP25286188A JPH01118392A JP H01118392 A JPH01118392 A JP H01118392A JP 63252861 A JP63252861 A JP 63252861A JP 25286188 A JP25286188 A JP 25286188A JP H01118392 A JPH01118392 A JP H01118392A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は溶接しようとする凹部及び平坦部を而−状に
溶接するレーザー溶接装置、詳しくは溶接しようとする
一端又は両端端部を検出する検出機と溶接ヘッドが溶接
継ぎ目方向を横断するように調整する追跡機とを有する
、レーザー溶接装置に関するものである。
溶接するレーザー溶接装置、詳しくは溶接しようとする
一端又は両端端部を検出する検出機と溶接ヘッドが溶接
継ぎ目方向を横断するように調整する追跡機とを有する
、レーザー溶接装置に関するものである。
(技術背景)
溶接において、溶接が行われる端部に沿って精密に溶接
ヘッドを案内することは非常に重要なことである。これ
は特に自動レーザー溶接装置において重要であり、レー
ザー光スポットは非常に小さいから、該光スポットを溶
接しようとする端部に対し非常に精密に設定する必要が
ある。したかって、焦点合わせしたレーザービームはシ
ーム位置で0.05mm又はそれ以下の許容誤差をもっ
て追跡する必要がある。
ヘッドを案内することは非常に重要なことである。これ
は特に自動レーザー溶接装置において重要であり、レー
ザー光スポットは非常に小さいから、該光スポットを溶
接しようとする端部に対し非常に精密に設定する必要が
ある。したかって、焦点合わせしたレーザービームはシ
ーム位置で0.05mm又はそれ以下の許容誤差をもっ
て追跡する必要がある。
これは、公知の溶接装置において光学走査及び電子再調
整によって行われている。この種の装置は塵埃に対し非
常に敏感であり、したがって光学機器が汚れると、最早
光学走査は不可能であるか又は不精密な方法によっての
み実行し得るに過ぎないことが明らかである。更には再
調整は非常に迅速に行わねばならない一方、再調整にお
けるオーバーシュート (制御の行き過ぎ)を回避せね
ばならず、この公知の装置は非常に高価であるとともに
所定の溶接速度をもってのみ使用し得るに過ぎない。
整によって行われている。この種の装置は塵埃に対し非
常に敏感であり、したがって光学機器が汚れると、最早
光学走査は不可能であるか又は不精密な方法によっての
み実行し得るに過ぎないことが明らかである。更には再
調整は非常に迅速に行わねばならない一方、再調整にお
けるオーバーシュート (制御の行き過ぎ)を回避せね
ばならず、この公知の装置は非常に高価であるとともに
所定の溶接速度をもってのみ使用し得るに過ぎない。
(解決しようとする課題)
本発明の目的は低床な経費をもって非常に精密にかつ溶
接速度とは独立的に再調整を行える、レーザー溶接装置
を提供することにある。
接速度とは独立的に再調整を行える、レーザー溶接装置
を提供することにある。
(課題の解決手段および作用)
上記目的は、この発明によれば、レーザービーム軸と斜
交するように配置するとともに該軸の回りに枢動可能と
した、レーザー光偏向ミラーを有し、検出機は機械式ス
キャナーとして設計し、該スキャナーと上記偏向ミラー
とを共通旋回機構部に接続して構成したレーザー溶接装
置により達成される。
交するように配置するとともに該軸の回りに枢動可能と
した、レーザー光偏向ミラーを有し、検出機は機械式ス
キャナーとして設計し、該スキャナーと上記偏向ミラー
とを共通旋回機構部に接続して構成したレーザー溶接装
置により達成される。
レーザービームは所望の溶接位置近くで偏向ミラーによ
りレーザービーム原軸が偏向される。この偏向は枢動偏
向ミラーを回転させることにより変化させることが出来
る。レーザービームの追跡は、単にこれらの偏向ミラー
を回転することにより行うことが出来、レーザーさもな
ければ被加工体が溶接継ぎ目方向を横断するようにする
全く非常に厄介な追跡を行う必要もない。この種の両追
跡は非常に手間を要し、費用が高価でありかつ動作が緩
慢なものである。
りレーザービーム原軸が偏向される。この偏向は枢動偏
向ミラーを回転させることにより変化させることが出来
る。レーザービームの追跡は、単にこれらの偏向ミラー
を回転することにより行うことが出来、レーザーさもな
ければ被加工体が溶接継ぎ目方向を横断するようにする
全く非常に厄介な追跡を行う必要もない。この種の両追
跡は非常に手間を要し、費用が高価でありかつ動作が緩
慢なものである。
更に、検出機は機械式スキャナーとして設計される。し
たがって、高価であることとか光学系部分に妨害を及ぼ
す危険性を除去することが出来る。
たがって、高価であることとか光学系部分に妨害を及ぼ
す危険性を除去することが出来る。
更に、スキャナーは偏向ミラー又は共通旋回機構部用の
適当なハウジングに実質的に固定される。
適当なハウジングに実質的に固定される。
このようにして、スキャナーが溶接しようとする両端部
の不整に基づき片側に移動すると、次いで偏向ミラー、
該偏向ミラーと接続された光学系部分及びレーザービー
ムがこの偏向に直接かつ即座に追従する。よって、全工
程において精密に正しい位置で簡単に溶接することが保
証される。
の不整に基づき片側に移動すると、次いで偏向ミラー、
該偏向ミラーと接続された光学系部分及びレーザービー
ムがこの偏向に直接かつ即座に追従する。よって、全工
程において精密に正しい位置で簡単に溶接することが保
証される。
好ましくは、2つの偏向ミラーを使用し、それらのミラ
ーによりレーザービームを横方向に変位させる一方、全
ての時点で原レーザービームと平行となるようにする。
ーによりレーザービームを横方向に変位させる一方、全
ての時点で原レーザービームと平行となるようにする。
案内部材にスキャナーを保持し、該スキャナーを被加工
体に対し垂直に移動可能とすれば、当該被加工体の不均
等部に追従することが出来る。この場合、好ましくはス
キャナーはばね力で被加工体に向けて付勢されるように
する。
体に対し垂直に移動可能とすれば、当該被加工体の不均
等部に追従することが出来る。この場合、好ましくはス
キャナーはばね力で被加工体に向けて付勢されるように
する。
案内部材にスキャナーを固定し、該案内部材を被加工体
に対し垂直方向に可動とする一方、溶接継ぎ目に対し横
断する方向において垂直方向に可動とすると特に有利で
あることが分かった。この場合、案内部材が交差ローラ
ー載台又はそれと同類のものとすると特に有利であるこ
とが分かった。
に対し垂直方向に可動とする一方、溶接継ぎ目に対し横
断する方向において垂直方向に可動とすると特に有利で
あることが分かった。この場合、案内部材が交差ローラ
ー載台又はそれと同類のものとすると特に有利であるこ
とが分かった。
スキャナー用固定部材又は該スキャナーと接続される部
分を有する案内部材を、溶接継ぎ目を横断するように配
置すれば、溶接ヘッド又はレーザービームは該スキャナ
ーに対し横方向に調節することが出来る。この場合、固
定部材として調節ねじが特に好都合である。
分を有する案内部材を、溶接継ぎ目を横断するように配
置すれば、溶接ヘッド又はレーザービームは該スキャナ
ーに対し横方向に調節することが出来る。この場合、固
定部材として調節ねじが特に好都合である。
スキャナーは走査ローラーとして設計すると有利である
。また、スキャナーは針又は摺動羽根としてもよい。
。また、スキャナーは針又は摺動羽根としてもよい。
溶接しようとする両端部を互いに対向させて加圧するた
めに、4つの加圧ローラーを用いると好都合である。こ
の加圧操作は最初の一瞬間2つの加圧ローラーを介して
行われ、これらの加圧ローラーの後方で溶接しようとす
る2つの端部間に再び小さなギャップが開口するように
する。このスキャナーは再び開口するスリット位置でか
み合わされ、溶接か実行される。その後方で工作方向に
更に2つの加圧ローラーが設けられる。最後に述べたこ
れらの2つの加圧ローラーは摺動あご又は玉滑り軸受け
で置換することも出来る。
めに、4つの加圧ローラーを用いると好都合である。こ
の加圧操作は最初の一瞬間2つの加圧ローラーを介して
行われ、これらの加圧ローラーの後方で溶接しようとす
る2つの端部間に再び小さなギャップが開口するように
する。このスキャナーは再び開口するスリット位置でか
み合わされ、溶接か実行される。その後方で工作方向に
更に2つの加圧ローラーが設けられる。最後に述べたこ
れらの2つの加圧ローラーは摺動あご又は玉滑り軸受け
で置換することも出来る。
本発明を好ましい実施例を示す添付図面とともに説明す
る。
る。
(実施例)
第1図は縦継ぎ目を形成しようとするチューブ1がどの
様にしてレーザー溶接装置において矢印2の方向に案内
されるかを示している。このため、最初、図示しない駆
動装置を備えた2つのローラー3.4により圧縮され、
該チューブlの対向両端部が互いに接触するまで曲げら
れる。ローラー3および4の後方で当該チューブ継ぎ目
のギャップ5が再び僅かに開口され、該チューブ材料の
弾性に基づいてギャップ6を形成している。このギャッ
プ6の領域において、このギャップ6又は当該チューブ
材料の両端部の正確な位置が走査ローラー7により走査
される。ギャップ6が横方向に変位していれば、走査ロ
ーラー7もまた横方向に移動じ、レーザー光軸9の回り
に枢動可能とされるハウジング8が横方向に偏向する。
様にしてレーザー溶接装置において矢印2の方向に案内
されるかを示している。このため、最初、図示しない駆
動装置を備えた2つのローラー3.4により圧縮され、
該チューブlの対向両端部が互いに接触するまで曲げら
れる。ローラー3および4の後方で当該チューブ継ぎ目
のギャップ5が再び僅かに開口され、該チューブ材料の
弾性に基づいてギャップ6を形成している。このギャッ
プ6の領域において、このギャップ6又は当該チューブ
材料の両端部の正確な位置が走査ローラー7により走査
される。ギャップ6が横方向に変位していれば、走査ロ
ーラー7もまた横方向に移動じ、レーザー光軸9の回り
に枢動可能とされるハウジング8が横方向に偏向する。
この結果、同様にして2つの偏向ミラー10.11を介
してその軸が変位させられて下方に向けられたレーザー
光ビームが横方向に変位され、よって焦点合わせされた
レーザービームが正確に所望位置に衝突する。次いでこ
の熔融領域は更に2つのローラー間を通過する。この場
合、一般に熔融点とこれらのローラー12.13間の空
間は熔融工程により熔融される材料が最早プラスチック
でない程度に大きくなるように選定される。仕上がり溶
接継ぎ目を符号27で示す。
してその軸が変位させられて下方に向けられたレーザー
光ビームが横方向に変位され、よって焦点合わせされた
レーザービームが正確に所望位置に衝突する。次いでこ
の熔融領域は更に2つのローラー間を通過する。この場
合、一般に熔融点とこれらのローラー12.13間の空
間は熔融工程により熔融される材料が最早プラスチック
でない程度に大きくなるように選定される。仕上がり溶
接継ぎ目を符号27で示す。
第2図〜第4図は3種類のレーザービームの偏向形態を
示す。いずれの場合も、例えばベアリング14を介して
レーザー光軸の回りに枢動可能とされるハウジング下方
部8が見られる。
示す。いずれの場合も、例えばベアリング14を介して
レーザー光軸の回りに枢動可能とされるハウジング下方
部8が見られる。
第2図の実施例において、レーザービームは最初45°
をもって配置された平面ミラー10、次いで同様に45
°をもって配置された平面ミラー11に衝突する。この
ようにして2度偏向されたレーザー光はその後焦点合わ
せレンズ15により収束される。ハウジング部分8が両
矢印16方向に回転すると、焦点合わせされたレーザー
ビームは半径aの円弧を描く。
をもって配置された平面ミラー10、次いで同様に45
°をもって配置された平面ミラー11に衝突する。この
ようにして2度偏向されたレーザー光はその後焦点合わ
せレンズ15により収束される。ハウジング部分8が両
矢印16方向に回転すると、焦点合わせされたレーザー
ビームは半径aの円弧を描く。
第3図の実施例において、平面ミラー10が45°をも
って前述したと同様にして配置される。
って前述したと同様にして配置される。
一方、もう1つのミラー11は90°の放物形ミラー又
は軸なしくo f f−ax i s) ミラーとさ
れ、該ミラーの湾曲面の1つが円とされる。この構成に
より別個の焦点合わせレンズ15を省略することが出来
る。
は軸なしくo f f−ax i s) ミラーとさ
れ、該ミラーの湾曲面の1つが円とされる。この構成に
より別個の焦点合わせレンズ15を省略することが出来
る。
第4図の実施例において、平面ミラー10はレーザー軸
に対し45°よりも更に大きく傾斜させて配置される。
に対し45°よりも更に大きく傾斜させて配置される。
第2ミラー11は完全な放物形ミラーである。一方、こ
れら全ての3つの実施例において半径aの円弧上をハウ
ジング8を偏向させることにより偏向されたレーザービ
ームを得るようにしてもよい。
れら全ての3つの実施例において半径aの円弧上をハウ
ジング8を偏向させることにより偏向されたレーザービ
ームを得るようにしてもよい。
走査ローラー7の案内機溝部の原理の詳細が第5図に示
される。この走査ローラー7は第1摺動素子17に固定
され、該第1摺動素子17は水平に両矢印18方向に移
動可能とされ、このため摺動素子19に摺動可能に固定
される。この摺動素子19はたち代わって垂直に両矢印
20方向に移動可能とされ、このためチューブ1の上方
に延びるキャリヤー21又はそれと同類のものに摺動可
能に固定される。この場合、部材17および19は交差
ローラー載台はそれと同類のものを形成している。この
ような交差ローラー案内機構部又は交差摺動案内機構部
等を介して走査ローラー7はコイルスプリング22によ
り下方に被加工体lに押圧されている。このコイルスプ
リング22はピン23に取り付けられるとともに該ピン
23に接続された溶接へノドのハウジング8又はそれと
接続した部分に支持されている。該ピン23に接続され
る部分は素子24であり、該素子24は水平に両矢印2
5方向に移動可能とされている。この場合、水平方向に
おける精密な位置は調節ねじ26により定められる。こ
の結果、走査ローラー7位置に対し横断方向に溶接ヘッ
ドを正しく設定するように初期調整が可能とされる。
される。この走査ローラー7は第1摺動素子17に固定
され、該第1摺動素子17は水平に両矢印18方向に移
動可能とされ、このため摺動素子19に摺動可能に固定
される。この摺動素子19はたち代わって垂直に両矢印
20方向に移動可能とされ、このためチューブ1の上方
に延びるキャリヤー21又はそれと同類のものに摺動可
能に固定される。この場合、部材17および19は交差
ローラー載台はそれと同類のものを形成している。この
ような交差ローラー案内機構部又は交差摺動案内機構部
等を介して走査ローラー7はコイルスプリング22によ
り下方に被加工体lに押圧されている。このコイルスプ
リング22はピン23に取り付けられるとともに該ピン
23に接続された溶接へノドのハウジング8又はそれと
接続した部分に支持されている。該ピン23に接続され
る部分は素子24であり、該素子24は水平に両矢印2
5方向に移動可能とされている。この場合、水平方向に
おける精密な位置は調節ねじ26により定められる。こ
の結果、走査ローラー7位置に対し横断方向に溶接ヘッ
ドを正しく設定するように初期調整が可能とされる。
詳細な配置は第6図からも明らかである。この図面は加
圧ローラー3.4.12および13のみならず、さらに
2つのチューブ1用の案内ローラー27および28を破
線で示す。これら全ての加圧ローラー又は案内ローラー
はチューブ1に向かう方向において両矢印29方向に互
いに対向するように加圧される。走査ローラーの配置位
置は符号7で示され、該位置で焦点合わせされたレーザ
ービームが被加工体30に衝突する。符号31はハウジ
ング8の回転軸を示す。この場合、この回転軸31はレ
ーザー光の原軸と一致している。図から明らかなように
、走査ローラー7を偏向させると焦点合わせしたレーザ
ービーム30が幾らか僅かに偏向する。これらの偏向に
おける相関比は放射剤から数学的に算定することが出来
る。この場合、走査偏向量とレーザービーム偏向量との
対応する算定比は走査ローラー7の配置を変えることに
より変更出来る。
圧ローラー3.4.12および13のみならず、さらに
2つのチューブ1用の案内ローラー27および28を破
線で示す。これら全ての加圧ローラー又は案内ローラー
はチューブ1に向かう方向において両矢印29方向に互
いに対向するように加圧される。走査ローラーの配置位
置は符号7で示され、該位置で焦点合わせされたレーザ
ービームが被加工体30に衝突する。符号31はハウジ
ング8の回転軸を示す。この場合、この回転軸31はレ
ーザー光の原軸と一致している。図から明らかなように
、走査ローラー7を偏向させると焦点合わせしたレーザ
ービーム30が幾らか僅かに偏向する。これらの偏向に
おける相関比は放射剤から数学的に算定することが出来
る。この場合、走査偏向量とレーザービーム偏向量との
対応する算定比は走査ローラー7の配置を変えることに
より変更出来る。
第7図に示す実施例において、もう一対の加圧ローラー
12.13は摺動あご28,29で置換してもよく、そ
こではチューブ1は矢印2の方向に摺動可能である。摺
動あご28,29に代えて第8図に示すように玉滑り軸
受け30.31を使用することが出来る。
12.13は摺動あご28,29で置換してもよく、そ
こではチューブ1は矢印2の方向に摺動可能である。摺
動あご28,29に代えて第8図に示すように玉滑り軸
受け30.31を使用することが出来る。
第1図は本発明のレーザー溶接装置の概略構成を示す斜
視図、 第2図〜第4図はそれぞれ偏向ミラーによるレーザービ
ームの種々の偏向モードを示す図、第5図はスキャナー
案内機の拡大斜視図、第6図は上記溶接装置の構成部分
の配置関係を説明する概略平面図、 第7図および第8図はそれぞれ溶接対象物保持具の変形
例を示す図である。 1・・・チューブ、 3,4・・・ローラー、5.6
・・ギャップ、 7・・・走査ローラー、8・・ハウ
ジング、 9・・・レーザー光軸、10.11・・・
偏向ミラー、 12.13・・・ローラー、 19・・・摺動素子、
21・・・キャリヤー、 22・・・コイルスプリン
グ、23・・・ピン、 24・・・素子、 26・・・固定部材、 27・・・仕上がり溶接継ぎ目
、28.29・・・摺動あご、 30・・・被加工体、
31・・・回転軸。 特許出願人 ロフィン−シナール・レーザー・ゲゼルシ
ャフト・ミツト・ ベシュレンクテルーハフツング
視図、 第2図〜第4図はそれぞれ偏向ミラーによるレーザービ
ームの種々の偏向モードを示す図、第5図はスキャナー
案内機の拡大斜視図、第6図は上記溶接装置の構成部分
の配置関係を説明する概略平面図、 第7図および第8図はそれぞれ溶接対象物保持具の変形
例を示す図である。 1・・・チューブ、 3,4・・・ローラー、5.6
・・ギャップ、 7・・・走査ローラー、8・・ハウ
ジング、 9・・・レーザー光軸、10.11・・・
偏向ミラー、 12.13・・・ローラー、 19・・・摺動素子、
21・・・キャリヤー、 22・・・コイルスプリン
グ、23・・・ピン、 24・・・素子、 26・・・固定部材、 27・・・仕上がり溶接継ぎ目
、28.29・・・摺動あご、 30・・・被加工体、
31・・・回転軸。 特許出願人 ロフィン−シナール・レーザー・ゲゼルシ
ャフト・ミツト・ ベシュレンクテルーハフツング
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、溶接しようとする一端又は両端部を検出する検出機
と溶接ヘッドが溶接継ぎ目方向を横断するように調整可
能とした追跡機とを有し、凹部および平坦部を面一状に
溶接するレーザー溶接装置において、 レーザービーム軸(9)と斜交するように配置するとと
もに該軸(9)の回りに枢動可能としたレーザー光偏向
ミラー(10,11)を有し、 上記検出機は機械式スキャナー(7)を形成し、該スキ
ャナー(7)と上記偏向ミラー(10,11)とを共通
旋回機構部に接続したことを特徴とするレーザー溶接装
置。 2、スキャナー(7)が被加工体(1)に対し垂直に運
動可能とした案内部材(19)に支持される、第1項記
載の装置。 3、スキャナー(7)が被加工体(1)に向けてばね力
で付勢される、第2項記載の装置。 4、スキャナー(7)が交差ローラー載台又は交差キャ
リッジ(17,19)に固定される、第1項〜第3項の
いずれかに記載の装置。 5、スキャナー(7)の固定部材(26)又は該スキャ
ナー(7)と接続した部分を有する案内部材が溶接継ぎ
目(27)を横断するように配置される、第1項〜第4
項のいずれかに記載の装置。 6、固定部材(26)が調節ねじである、第5項記載の
装置。 7、スキャナー(7)が走査ローラーである、第1項〜
第6項のいずれかに記載の装置。 8、スキャナー(7)が加圧ローラー(3,4,12,
13)により形成された可調整スリット(6)とかみ合
わされる、第1項〜第7項のいずれかに記載の装置。 9、スキャナー(7)が2つの加圧ローラー(3,4)
および2つの摺動あご(28,29)により形成された
可調整スリット(6)とかみ合わされる、第1項〜第7
項のいずれかに記載の装置。 10、スキャナー(7)が加圧ローラー(3,4)およ
び玉滑り軸受(30,31)により形成された可調整ス
リット(6)とかみ合わされる、第1項〜第7項のいず
れかに記載の装置。
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