JPH01118392A - レーザー溶接装置 - Google Patents

レーザー溶接装置

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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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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。

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。
（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。
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。
（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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
JP63252861A 1987-10-07 1988-10-06 レーザー溶接装置 Expired - Fee Related JPH0829427B2 (ja)

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DE8713471.3 1987-10-07

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JPH01118392A true JPH01118392A (ja) 1989-05-10
JPH0829427B2 JPH0829427B2 (ja) 1996-03-27

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DE (2) DE8713471U1 (ja)

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