JPH0352789A - レーザ溶接方法及びその装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はレーザ溶接方法およびその装置に係り、更に
詳細には、レーザビームの反射光を利用してワークの予
熱を行なうと共にレーザ溶接を行なうレーザ溶接方法お
よびその装置に関する。

（従来の技術） 従来、レーザビームを使って溶接を行なう場合、ワーク
を予熱することが品質の向上に有効であることは知られ
ている。その予熱手段としては、別に設けたヒータによ
り予熱するか、あるいは溶接前に同一の加工ヘッドを使
ってレーザビームをスキャニングして予熱する方法が行
なわれているのが一般的であった。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した従来のレーザ溶接方法は、ワークを
予熱するため別の設備を必要とするか、あるいは、同一
の加工ヘッドにより別工程での予熱を必要としていたた
め、加工時間を長く要し生産性の向上を図ることができ
ないという問題があった。

この発明の目的は、上記問題点を改善するため、レーザ
ビームの反射光を利用してワークを予熱するのに特別の
設備を必會とせず、溶接加工と同時に予熱し、溶接品質
と生産性の向上を図ったレーザ溶接方法およびその装置
を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、ワークテーブ
ル上に設置されたワークの突合せ部に、上方に設けられ
たレーザ加工ヘッドからレーザビームを照射してレーザ
溶接を行なう際、前記ワークの突合せ部から洩れたレー
ザビームを反射ミラーで反射させてワークを予熱しなが
らレーザ溶接を行なう方法である。

また、この発明は、溶接すべきワークを載置するワーク
テーブルと、このワークテーブル上に載置されたワーク
の突合せ部にレーザビームを上方から照射するレーザ加
工ヘッドと、前記ワークの突合せ部から洩れたレーザビ
ームを反射せしめてワークの突合せ部分に予熱を与える
ワークテーブル上に設けられた反射ミラーとを備えてレ
ーザ溶接装置を構成した。

（作用） この発明のレーザ溶接方法およびその装置を採用するこ
とにより、レーザ加工ヘッドから照射されたレーザビー
ムは、ワークの突合せ部から洩れてワークテーブル上に
設けられた反射ミラーの反射面で反射されてワークの裏
面に照射される。

而して、反射されたレーザビームによりワークの突合せ
部分の下面から加熱するので、ワークを予熱しながらレ
ーザ溶接が行なわれる。而して、別の予熱設備を必要と
せず、予熱とレーザ溶接が同時に行なわれるから、時間
短縮となり、且つ溶接品質と生産性の向上が図られる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図、第３図および第４図を参照するに、レーザ溶接
装置１における床３上には複数例えば４本のコラム５が
立設されている。このコラム５上には支持プレート７が
載置されている。この支持プレート７の両側上のＸ軸方
向（第３図において左右方向）に延伸した複数例えば２
本のＸ軸ガイド９が取付けられている。

２本のＸ軸ガイド９間には複数例えば２本のサポートプ
レート１１がＹ軸方向（第３図において上下方向）に延
伸して取付けられており、Ｘ軸ガイド９をサポートして
いる。２本のＸ軸ガイド９上にまたがってＸ軸方向に移
動するＸ軸キャレッジ１３が取付けられ、このＸ軸キャ
レッジ１３にはＹ軸キャレッジ１５が載せられている。

Ｙ軸キャリッジ１５はＸ軸キャリッジ１３の脇に平行に
設けられたガイド１７面に沿ってＹ軸方向に移動される
。Ｙ軸キャリッジ１５のほぼ中央部にあってＺ軸方向（
第２図において上下方向）にＺ　軸コラム１つが取付け
られ、しかも２軸コラム１９にはＹ軸キャリッジ１５内
に装着されたガイドに沿ってＺ軸方向に移動するように
なっている。２軸コラム１つの先端側には第２図および
第４図に示されているようにレーザ加工ヘッド２１が装
着されている。しかも、レーザ加工ヘッド２１の先端に
はノズル２３が着脱自在に取付けられている。

前記床３上にあって、立設されている４本のコラム５の
内側には、加工すべきワークピースＷを載置するワーク
テーブル２５が設けられている。

第２図および第３図に示されているように、右側のサポ
ートプレート１１上にはレーザ発振器ヘッド２７が設け
られており、このレーザ発振器ヘッド２７は連結管２９
．３１を介してレーザ発振器本体３３、レーザ発振器電
源３５に接続されている。また、レーザ発振電源３５の
脇には制御装置３７が配置されている。

上記構成により、レーザ発振器電源３５をＯＮにすると
、レーザ発振器本体３３からレーザビームが発振され、
連結管２９、レーザ発振器ヘッド２７を経てレーザ加工
ヘッド２１のノズル２３から照射されてワークテーブル
２５上に載置されたワークピースＷにレーザ溶接などが
行なわれる。

ワークピースＷにレーザ溶接などを行なう際には、Ｘ軸
キャレッジ１３をＸ軸方向へ、Ｙ軸キャリッジ１５をＹ
軸方向へ、レーザ加工ヘッド２１を２軸方向へ移動せし
めることによって、ワークピースにレーザ溶接などが行
なわれる。

前記レーザ加工ヘッド２１には第５図に示されているよ
うに、Ａ軸回転体３つがＡ軸方向に回転自在に支承され
ており、しかもＡ軸回転体３９の上部にはモータベース
４１が設けられている。このモータベース４１にはサー
ボモータのごときＡ軸モータ４３が設けられている。こ
のＡ軸モータ４３の出力軸にはＡ軸ピニオン４５が取付
けられており、このＡ軸ピニオン４５にはＡ軸ギャ４７
が噛合されている。

上記構成により、Ａ軸モータ４３を駆動させると、Ａ軸
ピニオン４５が回転される。Ａ軸ピニオン４５にはＡ軸
ギャ４７が噛合されているから、Ａ軸ピニオン４５が回
転すると、Ａ軸ギャ４７を介してＡ軸回転体３つが矢印
で示されたごとくＡ軸方向へ回転されることになる。

前記Ａ軸回転体３９内には、Ａ軸固定体４つが設けられ
ており、Ａ軸固定体４９の軸心に２軸方向へ延伸した中
空円筒体５１が設けられている。

この中空円筒体５１の下部にはＢ軸回転体５３が設けら
れている。

Ａ軸回転体３９の第６図において右側下部にはサーボモ
ータのごときＢ軸モータ５５が設けられており、このＢ
軸モータ５５の出力軸にはＢ軸ビニオン５７が取付けら
れている。一方、前記Ｂ軸回転体５３にはＢ軸ギャ５９
が設けられている。

このＢ軸ギャ５９には前記Ｂ軸ピニオン５７が噛合され
ている。また、Ｂ軸回転体５３の右部には第５図に示さ
れているように、Ａ軸ベントミラー６１が設けられてい
る。

上記構成により、Ｂ軸モータ５５を駆動させると、Ｂ軸
ピニオン５７が回転される。Ｂ軸ピニオン５７にはＢ軸
ギャ５つが噛合されているから、Ｂ軸ピニオン５７が回
転すると、Ｂ軸ギャ５９を介してＢ軸回転体５３が第５
図に矢印で示したごとくＢ軸方向に回転されることにな
る。

前記Ｂ軸回転体５３には、第５図および第６図に示され
ているように、Ｃ軸移動体６３が設けられており、Ｃ軸
移動体６３の下部にはノズルホルダ６５を介してノズル
２３が装着されている。前記Ｃ軸移動体６３にはＢ軸ベ
ントミラー６７が内蔵されている。また、前記ノズルホ
ルダ６５には集光レンズ６つが内蔵されている。

前記Ｃ軸移動体６３の上部にはサーボモー夕のごときＣ
軸モータ７１が設けられており、Ｃ軸モータ７１の出力
軸にはＣ軸ピニオン７３が取付けられている。一方、前
記Ｂ軸回転体５３の上部にはＺ軸方向へ延伸したＣ軸ラ
ック７５が設けられており、このＣ軸ラック７５には前
記Ｃ軸ピニオン７３が噛合されている。前記Ｃ軸移動体
６３には第６図に示されているように、Ｃ軸直線ガイド
７７が設けられている。

上記構成により、Ｃ軸モータ７１を駆動させると、Ｃ軸
ピニオン７３が回転する。Ｃ軸ピニオン７３には前記Ｃ
軸ラック７５が噛合されているから、Ｃ軸ピニオン７３
が回転すると、Ｃ軸ラック７５を介してＣ軸移動体６３
がＣ軸直線ガイド７７に案内されて第５図に示した矢印
のごとくＣ軸方向へ移動されることになる。

前記ノズルホルダ６５の下部には、例えば静電容量型の
壇ヤップセンサ７つが一体的に取付けられている。した
がって、前記Ｃ軸移動体６３がＣ軸方向へ移動されるこ
とにより、ギヤップセンサ７つも軸方向へ移動されるこ
とになる。

前記Ｃ軸モータ７１にはＣ軸モータ本体８１が取付けら
れていると共に、Ｃ軸ポテンションメタ８３が取付けら
れていて、前記ギヤップセンサ７つでギャップを検出し
た際のギャップ量がＣ軸ポテンションメータ８３で検出
されることになる。

前記レーザ加工ヘッド２１をＸ軸，Ｙ軸．Ｚ軸，Ａ軸，
Ｂ軸およびＣ軸方向へ移動せしめると共に、ワークピー
スＷヘレーザビームＬＢを照射することによって、ワー
クピースＷの突合せ部にレーザ溶接が行なわれることと
なる。

第１図に示されているように、レーザ溶接時に前記レー
ザ加工ヘッド２１のノズル２３の直下にしてワークテー
ブル２５の上面に反射ミラー８５が設けられている。そ
の反射ミラー８５はレーザビームＬＢが照射される側に
曲面８７が設けられている。なお、曲面８７の曲率半径
Ｆは、前記レーザ加工ヘッド２１に内蔵された前記集光
レンズの半径とは異にしてある。また、反射ミラー８５
の材質は、銅が一般的であるが、レーザビームＬＢを反
射しやすい材質ならば、どの様な素材でも良く、例えば
アルミ等でも可能である。

上記構成により、レーザ加工ヘッド２１のノズル２３よ
り照射されたレーザビームＬＢは、ワークピースＷの突
合せ部（未溶接部）から洩れて反射ミラー８５の曲面８
７に当たり、第１図において２点鎖潜で示すごと反射す
る。反射したレーザビームＬＢはワークピースＷを下面
から加熱する。

而して、別置のヒータ等の設備も必要とせず、溶接前に
同じレーザ加工ヘッド２１を使ってレーザビームＬＢを
スキャニングする必要がなく、時間が短縮され、生産性
と溶接品質の向上を図ることができる。

なお、この発明は前述した実施例を限定されることなく
、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施
し得るものである。例えば、本実施例においては曲面８
７を備えた反射ミラ８５にて説明したが、平面鏡を使用
しても加熱効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれば、レーザ加工ヘッドの直下にしてレーザビ
ームを反射する反射ミラーをワクテーブル上に設けた。

而して、レーザビームの反射光により例えばワークビー
スの裏面側を加熱し予熱するから、従来の別工程での予
熱にくらべ、時間短縮となり生産性が向上すると共に、
予熱と同時にレーザ溶接が行なわれるので、溶接品質の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の主要部を示し、第２図におけるＩ矢
視部の拡大図、第２図はこの発明を実施１１ する一実施例のレーザ溶接装置の正面図、第３図は第２
図における平面図、第４図は第２図における右側面図、
第５図はレーザ加工ヘッドの拡大断面図、第６図は第５
図における■矢視図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークテーブル上に載置されたワークの突合せ部
   に、上方に設けられたレーザ加工ヘッドからレーザビー
   ムを照射してレーザ溶接を行なう際、前記ワークの突合
   せ部から洩れたレーザビームを反射ミラーで反射させて
   ワークを予熱しながらレーザ溶接を行なうことを特徴と
   するレーザ溶接方法。
2. （２）溶接すべきワークを載置するワークテーブルと、
   このワークテーブル上に載置されたワークの突合せ部に
   レーザビームを上方から照射するレーザ加工ヘッドと、
   前記ワークの突合せ部から洩れたレーザビームを反射せ
   しめてワークの突合せ部分に予熱を与えるワークテーブ
   ル上に設けられた反射ミラーと、を備えてなることを特
   徴とするレーザ溶接装置。