JPH05154677A - 立体薄板構造体の溶接方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、軽量の溶接ヘッドを用いて立体薄板構
造体の薄板を高速でレーザー溶接できる溶接方法とその
装置を提供する。 【構成】 ロボットのハンド３にレーザー溶接ヘッド４
を装着し、ヨウ素レーザーのレーザー光発生装置１から
溶接ヘッド４へファイバー導光によりレーザー光を導入
し、溶接ヘッド４に固定に設けたローラユニット５の少
なくとも１対のローラ１８、１９で２枚の薄板１１の接
合フランジ１３を挟圧しつつ、溶接へ４とローラユニッ
ト５を同期移動させて両接合フランジ１３を溶接接合す
る。溶接ヘッド４に切断ヘッドを併設して、溶接後不要
の接合フランジ１３部分を切断して除去することも出来
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体薄板構造体の薄板
の溶接方法及びその装置、特に光ファイバーで導光され
るレーザー光を受ける溶接ヘッドにより薄板を溶接接合
する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車や家電製品等の立体薄板構
造体における薄板の端部を溶接接合する技術としてはス
ポット溶接が多用されているが、このスポット溶接技術
は、１対の電極の一方を他方に対して移動自在に設け、
両電極間に薄板を挟んだ状態で、通電してジュール熱を
熱源として薄板を溶接する技術である。ところで、最
近、レーザー光を熱源として溶接するレーザー溶接技術
が実用化されつつあり、例えば実開昭６０−７１４９０
号公報には、自動車の燃料タンクなどの１対の薄板の端
部にＶ型の接合フランジ部を形成し、それら接合フラン
ジ部を挟圧する１対のローラを溶接ヘッドに設け、両接
合フランジ部を１対のローラで挟圧しながら、両接合フ
ランジ部の突き合わせ部に薄板に対して直交する方向か
らレーザー光を出射させて突き合わせ溶接する技術が記
載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記スポット溶接によ
る溶接技術では、所定間隔毎にスポット的に溶接するた
め、接合強度・剛性に劣ること、その結果薄板の板厚を
大きくする必要があること、スポット径が大きいため接
合フランジ部の幅を大きくする必要があり重量増となる
こと、スポット溶接器のヘッドがかなり大型で重いため
狭隘部へのアプローチが困難で且つスポット溶接器を取
りつけるロボットとして大型のロボットが必要となるこ
と、電極の消耗時には交換の必要があること、などの問
題がある。

【０００４】一方、レーザー光による溶接も実用化され
ているが、立体薄板構造体の薄板などを能率よく溶接す
る為には、１ｋｗ以上のレーザー光出力が必要である
が、このような高出力のレーザーとしては、ＣＯ₂ レー
ザー、ＹＡＧレーザー、本願出願人が実用化したヨウ素
レーザー等が公知である。しかし、ＣＯ₂ レーザー等の
レーザー光は、光ファイバーで導光出来ないため使用上
種々の制約があり、立体薄板構造体の薄板など溶接に適
用するのが難しく、ＹＡＧレーザーは細径光ファイバー
使用の面で難点があるが、ヨウ素レーザーは細径光ファ
イバーによるファイバー導光及び高出力化が可能で、立
体薄板構造体の薄板の溶接に適している。従来のレーザ
ー溶接技術では、ミラー導光によるレーザー光を活用し
ていた関係上、ミラー導光系と溶接ヘッドが大型化、複
雑化し、溶接ロボットに装着して自動溶接することは殆
ど困難であった。更に、前記公報に記載のレーザー溶接
技術では、溶接ヘッドがファイバー導光方式の溶接ヘッ
ドでないため前記同様の問題があり、しかも薄板端部の
接合フランジ部を突き合わせ溶接するため両接合フラン
ジ部間に隙間がある場合には溶接品質が低下すること、
溶接対象部位が線状であるため、溶接ヘッドの位置決め
精度を高めることが必要であること、などの問題があ
る。本発明の目的は、小型、軽量の溶接ヘッドを用いて
立体薄板構造体の薄板を高速でレーザー溶接できる溶接
方法と溶接装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る立体薄板
構造体の溶接方法は、立体薄板構造体の２枚の薄板の端
部を重ね合わせた状態で、これら両薄板の端部を溶接接
合する方法において、レーザー光発生器から光ファイバ
ーで導光されるレーザー光を受ける溶接ヘッドと、その
溶接ヘッドの近くに設けられた少なくとも１対の相対向
するローラを用い、両薄板の端部を相対向するローラで
挟圧した状態で、溶接ヘッドとローラとを両薄板の端部
に沿って同期移動させながら、溶接ヘッドからレーザー
光を両薄板端部の板厚方向に出射して連続的に溶接する
ことを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に係る立体薄板構造体の溶接方法
は、請求項１に記載の方法において、前記両薄板の少な
くとも一方を折り曲げて接合フランジを形成し、これを
重ね合わせて溶接することを特徴とするものである。

【０００７】請求項３に係る立体薄板構造体の溶接方法
は、請求項１に記載の方法において、前記溶接の後で、
溶接接合部を残して両薄板の端部を切断することを特徴
とするものである。

【０００８】請求項４に係る立体薄板構造体の溶接方法
は、請求項１に記載の方法において、前記溶接ヘッドの
近くに溶接ヘッドに対して固定的に設けられた切断ヘッ
ドであって、レーザー光発生器からファイバー導光され
るレーザー光をうける切断ヘッドを用い、前記溶接と同
時に溶接接合部を残して両薄板の端部を切断することを
特徴とするものである。

【０００９】請求項５に係る立体薄板構造体の溶接装置
は、立体薄板構造体の２枚の薄板の端部を重ね合わせた
状態で、これら両薄板の端部を溶接接合する溶接装置に
おいて、レーザー光発生器から光ファイバーで導光され
るレーザー光を受けて両薄板の端部の板厚方向にレーザ
ー光を出射する溶接ヘッドと、その溶接ヘッドの近くに
溶接ヘッドに対して固定的に設けられ両薄板の端部を挟
圧する為の少なくとも１対の相対向するローラとを備え
たことを特徴とするものである。

【００１０】請求項６に係る立体薄板構造体の溶接装置
は、請求項５の装置において、前記溶接ヘッドは、両薄
板の端部に対して略垂直方向からレーザー光を出射する
ように構成されたことを特徴とするものである。

【００１１】請求項７に係る立体薄板構造体の溶接装置
は、請求項５の装置において、前記溶接ヘッドは、両薄
板の端部に対してその垂直方向から傾いた斜め方向から
レーザー光を出射するように構成され、前記１対のロー
ラは先端側程大径となる円錐台形で、それらのローラ軸
が相互に交差する方向に向けられていることを特徴とす
るものである。

【００１２】請求項８に係る立体薄板構造体の溶接装置
は、請求項５の装置において、前記溶接ヘッドには、そ
れと共通の光ファイバーで導光されるレーザー光を受け
る切断用ヘッドが一体形成されたことを特徴とするもの
である。

【００１３】

【作用】請求項１に係る立体薄板構造体の溶接方法にお
いては、立体薄板構造体の２枚の薄板の端部を重ね合わ
せた状態で、これら両薄板の端部を溶接接合する際に、
両薄板の端部を相対向するローラで挟圧した状態で、レ
ーザー光発生器から光ファイバーで導光されるレーザー
光を受ける溶接ヘッドとローラとを両薄板の端部に沿っ
て同期移動させながら、溶接ヘッドからレーザー光を両
薄板端部の板厚方向に出射して連続的に溶接する。レー
ザー光発生器から光ファイバーで導光されるレーザー光
を受ける溶接ヘッドを用いるため、小型・軽量の溶接ヘ
ッドにより高速で溶接接合できる。また、レーザー光を
板厚方向から出射する重ね溶接であるため、溶接ヘッド
位置決め許容範囲が広くなって溶接ヘッドの位置決めが
容易となり高速溶接が可能になる。両薄板の端部を少な
くとも１対のローラで挟圧した状態で溶接するため、溶
接品質を確保できる。

【００１４】請求項２に係る立体薄板構造体の溶接方法
においては、基本的に請求項１と同様の作用が得られる
うえ、両薄板の端部の少なくとも一方を折り曲げて接合
フランジを形成し、これを重ね合わせて溶接するため、
広く採用されているこの種の接合フランジを溶接でき、
この溶接方法の適用対象が拡大し、汎用性に優れる。

【００１５】請求項３に係る立体薄板構造体の溶接方法
においては、基本的に請求項１と同様の作用が得られる
うえ、前記溶接の後で、溶接接合部を残して両薄板の端
部を切断するため、両薄板の端部の不要部分を除去して
立体薄板構造体の軽量化を図ることができる。

【００１６】請求項４に係る立体薄板構造体の溶接方法
においては、基本的に請求項１と同様の作用が得られる
うえ、溶接ヘッドの近くに溶接ヘッドに対して固定的に
設けられ且つレーザー光発生器から光ファイバーで導光
されるレーザー光を受ける切断ヘッドを用い、前記溶接
と同時に溶接接合部を残して両薄板の端部を切断するの
で、１工程で溶接と切断とを行うことが出来るため、作
業能率を高めることができる。

【００１７】請求項５に係る立体薄板構造体の溶接装置
においては、立体薄板構造体の２枚の薄板の端部を重ね
合わせた状態で、これら両薄板の端部を溶接接合する際
に、少なくとも１対の相対向するローラで両薄板の端部
を挟圧した状態で、レーザー光発生器から光ファイバー
で導光されるレーザー光を受ける溶接ヘッドからレーザ
ー光を板厚方向に出射してそのレーザー光により溶接す
る。このように、溶接ヘッドは、レーザー光発生器から
光ファイバーで導光されるレーザー光を受けるように構
成されているため、溶接ヘッドを小型・軽量化でき、そ
の結果高速溶接が可能になる。また、レーザー光を板厚
方向から出射するため、溶接ヘッド位置決め許容範囲が
広くなって溶接ヘッドの位置決めが容易となり高速溶接
が可能になる。しかも、両薄板の端部を１対のローラで
挟圧した状態で溶接するため、溶接品質を確保できる。

【００１８】請求項６に係る立体薄板構造体の薄板の溶
接装置においては、基本的に請求項５と同様の作用が得
られるうえ、前記溶接ヘッドは、両薄板の端部に対して
略垂直方向からレーザー光を出射するように構成されて
いるため、レーザー光の位置精度が厳しくなく、装置が
簡単になる。

【００１９】請求項７に係る立体薄板構造体の溶接装置
においては、基本的に請求項５と同様の作用が得られる
うえ、溶接ヘッドは、両薄板の端部に対してその垂直方
向から傾いた斜め方向からレーザー光を出射するように
構成されているため、両薄板の端部の薄板本体側の基端
部を薄板本体と干渉することなく溶接できる。 しか
も、１対のローラは先端側程大径となる円錐台形で、そ
れらのローラ軸が相互に交差する方向に向けられている
ため、両薄板の端部の薄板本体側の溶接接合される基端
部を挟圧できる。

【００２０】請求項８に係る立体薄板構造体の溶接装置
においては、基本的に請求項５と同様の作用が得られる
うえ、溶接ヘッドには、それと共通の光ファイバーで導
光されるレーザー光を受ける切断用ヘッドが一体形成さ
れているので、溶接するのと並行して両薄板の端部を溶
接接合部を残して切断することができる。

【００２１】

【発明の効果】前記作用の項で説明したように、次のよ
うな効果が得られる。請求項１に係る立体薄板構造体の
溶接方法によれば、立体薄板構造体の２枚の薄板の端部
を重ね合わせた状態で、これら両薄板の端部を溶接接合
するに当たり、レーザー光発生器から光ファイバーで導
光されるレーザー光を受ける溶接ヘッドを用いるため小
型・軽量の溶接ヘッドにより高速で溶接接合でき、レー
ザー光を板厚方向から出射する重ね溶接であるため溶接
ヘッド位置決め許容範囲が広くなり溶接ヘッドの位置決
めが容易となり高速溶接が可能になり、両薄板の端部を
少なくとも１対のローラで挟圧した状態で溶接するため
溶接品質を確保できる。

【００２２】請求項２に係る立体薄板構造体の溶接方法
によれば、基本的に請求項１と同様の効果が得られるう
え、両薄板の端部の少なくとも一方を折り曲げて形成し
た接合フランジを溶接するため、広く採用されているこ
の種の接合フランジを溶接でき、この溶接方法の適用対
象が拡大し、汎用性に優れる。

【００２３】請求項３に係る立体薄板構造体の溶接方法
によれば、基本的に請求項１と同様の作用が得られるう
え、溶接の後で溶接接合部を残して両薄板の端部を切断
することで、両薄板の端部の不要部分を除去して立体薄
板構造体の軽量化を図ることができる。

【００２４】請求項４に係る立体薄板構造体の溶接方法
によれば、基本的に請求項１と同様の効果が得られるう
え、溶接ヘッドの近くに溶接ヘッドに対して固定的に設
けた切断ヘッドを用い、前記溶接と同時に溶接接合部を
残して両薄板の端部をレーザー光で切断するので、両薄
板の端部の不要部分を除去して立体薄板構造体の軽量化
を図ることができ、１工程で溶接と切断とを行うことが
出来るため生産性を高めることができる。

【００２５】請求項５に係る立体薄板構造体の溶接装置
によれば、立体薄板構造体の２枚の薄板の重ね合わせた
端部を溶接接合する溶接装置において、溶接ヘッドは、
レーザー光発生器から光ファイバーでファイバー導光さ
れるレーザー光を受けるように構成されているため、溶
接ヘッドを小型・軽量化でき、その結果高速溶接が可能
になる。また、レーザー光を板厚方向から出射するた
め、溶接ヘッド位置決め許容範囲が広くなって溶接ヘッ
ドの位置決めが容易となり高速溶接が可能になる。しか
も、両薄板の端部を１対のローラで挟圧した状態で溶接
するため、溶接品質を確保できる。

【００２６】請求項６に係る立体薄板構造体の溶接装置
によれば、基本的に請求項５と同様の効果が得られるう
え、溶接ヘッドを、両薄板の端部に対して略垂直方向か
らレーザー光を出射するように構成したことで、レーザ
ー光の位置精度が厳しくなく装置が簡単になる。

【００２７】請求項７に係る立体薄板構造体の溶接装置
によれば、基本的に請求項５と同様の効果が得られるう
え、溶接ヘッドを、両薄板の端部に対してその垂直方向
から傾いた斜め方向からレーザー光を出射するように構
成したことで、両薄板の端部の薄板本体側の基端部を薄
板本体と干渉することなく溶接でき、しかも、１対のロ
ーラは先端側程大径となる円錐台形で、それらのローラ
軸が相互に交差する方向に向けられているため、両薄板
の端部の薄板本体側の溶接接合される基端部を挟圧で
き、両薄板の端部の幅を大きくする必要がない。

【００２８】請求項８に係る立体薄板構造体の溶接装置
によれば、基本的に請求項５と同様の効果が得られるう
え、溶接ヘッドに、それと共通の光ファイバーで導光さ
れるレーザー光を受ける切断用ヘッドを一体形成したこ
とにより、溶接するのと並行して両薄板の端部を溶接接
合部を残して切断することができ、立体薄板構造体の軽
量化を図ることができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例は、自動車のボディの立体薄板構造
体や家電製品のケーシングの立体薄板構造体の一部を構
成する１対の薄鋼板の端部をレーザー溶接により溶接接
合する溶接技術に発明を適用した場合の一例である。 第１実施例・・・図１〜図２参照 図１、図２に示すように、このレーザー溶接装置は、レ
ーザー光発生装置１と、溶接用多関節ロボットのアーム
２の先端のハンド３に装着された溶接ヘッド４と、この
溶接ヘッド４に一体的に固定されたローラユニット５と
を備えており、レーザー光発生装置１は、励起された活
性酸素中にヨウ素ガスを供給して波長約１．３μｍのレ
ーザー光を発生させるヨウ素レーザー発生装置であり、
このレーザー光発生装置１で発生したレーザー光は光フ
ァイバー６により溶接ヘッド４に導光される。但し、レ
ーザー光発生装置１は前記のものに限定されず、ＹＡＧ
レーザーのレーザー光発生装置を用いることも出来る。

【００３０】溶接ヘッド４は、光ファイバー６の先端部
から出射されるレーザー光を平行光に変える第１凸レン
ズ７と、第１凸レンズ７から出た平行なレーザー光を収
束光に変える第２レンズ８と、第２レンズ８から出たレ
ーザー光の方向を約９０度方向変換する平面鏡９とをケ
ース１０内に収容した構造である。立体薄板構造体の１
対の薄板１１の端部には、薄板本体１２に対して直角に
折り曲げた接合フランジ１３が形成され、両接合フラン
ジ１３が対称に重ね合わされ、両接合フランジ１３の基
端１３ａの近傍部がレーザー光で溶接されるが、前記溶
接ヘッド４から出射するレーザー光１４は、両接合フラ
ンジ１３の上方から板厚直交方向に向けて出射され、両
接合フランジ１３が溶融接合される。尚、必要に応じて
溶接のシールドガスとしての例えば加圧アルゴンガスが
ホース２５を介してケース１０内に供給されてノズル１
０ａの先端から噴出し、溶融金属をシールドするように
構成するものとする。

【００３１】前記ローラユニット５について説明する
と、フレーム１５上端部には環状部１６が形成され、こ
の環状部１６に溶接ヘッド４を内嵌させてフレーム１５
と溶接ヘッド４とが一体的に固定され、フレーム１５に
は、溶接ヘッド４の下方において溶接ヘッド４の両側へ
延びる板状のローラ支持部１７が設けられ、ローラ支持
部１７の両端部の上部には溶接ヘッド４の軸心と平行な
軸に回動自在に固定ローラ１８が付設され、固定ローラ
１８は溶接ヘッド４で溶接するときに接合フランジ１３
の上面を転動する高さ位置に設けられている。更に、上
下１対の接合フランジ１３を固定ローラ１８と協働して
挟圧する為に、各固定ローラ１８に対応する位置におい
てローラ支持部１７には固定ローラ１８と同方向の軸に
可動ローラ１９が設けられ、各可動ローラ１９の軸を支
持する軸受け部材２０はローラ支持部１７の遊嵌穴２１
を挿通するとともにピン２２を介して回動自在に支持さ
れ、軸受け部材２０の反ローラ側端部にはローラ支持部
１７に立て向きに付設したエアシリンダ２３のロッド２
４の先端部がピン結合され、エアシリンダ２３のヘッド
側室に加圧エアを供給すると、可動ローラ１９が接合フ
ランジ１３の方へ付勢されて固定ローラ１８と可動ロー
ラ１９とで両接合フランジ１３を挟圧し、またその加圧
エアを排出すると、エアシリンダ２３のロッド側室のバ
ネの弾性力で可動ローラ１９が下方へ約２０〜３０度揺
動するように構成してある。尚、ローラ１８、１９は接
地面が中高の太鼓形に形成してもよいし、ローラ１８、
１９に代わる球体を設けてもよい。

【００３２】以上説明したレーザー溶接装置の作用であ
って両接合フランジ１３を溶接する方法について説明す
る。両薄板１１を図示外の組付け用治具に位置決めして
図示のようにセットした状態において、溶接ヘッド４を
接合フランジ１３の一端側へ移動させ、エアシリンダ２
３のエアを開放して各対の固定ローラ１８に対して可動
ローラ１９を離隔させた状態に保持してロボットのハン
ド３を水平方向から接合フランジ１３の方へ移動させて
固定ローラ１８と可動ローラ１９間に両接合フランジ１
３を相対的に挿入させ、次にエアシリンダ２３にエアを
供給して各対の固定ローラ１８と可動ローラ１９で両接
合フランジ１３を挟圧し、この状態でレーザー光発生装
置１から溶接ヘッド４にレーザー光を供給するととも
に、ロボットにより溶接ヘッド４とそれと一体的に固定
されたローラユニット５とを接合フランジ１３に沿って
所定速度で移動させながら、レーザー光により両接合フ
ランジ１３を連続的に溶融接合する。そして、溶接線の
全長に対して溶接後には、レーザー光の供給を停止し、
エアシリンダ２３のエアの供給を開放して、可動ローラ
１９を下方へ開いて溶接ヘッド４とローラユニット５を
接合フランジ１３から取り外すものとする。尚、図２の
符号２５は溶接ビードである。

【００３３】前記薄板１１は厚さ約０．８〜１．２ｍｍ
位の薄板であるため、レーザー光により高速で連続的に
溶接することが出来る。特に、溶接ヘッド４はミラー導
光でなくファイバー導光によりレーザー光を受ける小型
且つ軽量のものであるから、ロボットの負荷が軽く、比
較的小型のロボットを適用できるとともに、高速で溶接
することが出来る。しかも、スポット的な溶接ではな
く、溶接線の全長に亙って連続する連続溶接を施すため
溶接強度に優れ、またレーザー光は局部に集中するため
最小限の溶着で溶接できるから、溶接による残留歪みも
小さい。しかも、溶接進行方向上流側と下流側の２個所
で各対の固定ローラ１８と可動ローラ１９とで挟圧する
ため、溶着金属の凝固前に両フランジ１３が相対移動せ
ず、溶接品質が向上する。

【００３４】第２実施例・・・図３参照 本実施例は、前記ローラユニット５に代わるローラユニ
ット５Ａを設けた場合の一例であり、溶接ヘッド４自体
の構成は前記と同様であり、前記実施例のものと同様の
ものに同一符号を付して説明を省略する。但し、溶接ヘ
ッド４は、レーザー光を図示のように傾けた状態に出射
するように構成してある。このローラユニット５Ａは著
しく小型化されたローラユニットであり、１対の固定ロ
ーラ３０と可動ローラ３１とを備えたものである。前記
同様に、フレーム３２の環状部３３に溶接ヘッド４が遊
嵌状に挿入されて１対の角度調節兼固定用ボルト３４に
より溶接ヘッド４が環状部３３に固定され、溶接ヘッド
４の下方においてフレーム３２には固定ローラホルダ３
５と可動ローラホルダ３６とが設けられ、固定ローラホ
ルダ３５の先端部分にはその下面外に部分的に突出する
小径の固定ローラ３０が回転自在に設けられ、また可動
ローラホルダ３６の先端部分にはその上面外に部分的に
突出する小径の可動ローラ３１が回転自在に設けられ、
可動ローラホルダ３６はフレーム３２の枢支部３７にピ
ン３８を介して揺動自在に枢着され、フレーム３２の基
端部分には複動エアシリンダ３９が倒立状に一体形成さ
れ、そのロッド３９ａが可動ローラホルダ３６の基端部
にピン結合され、エアシリンダ３９のロッド側室に加圧
エアを供給すると、可動ローラホルダ３６が下方へ開
き、またエアシリンダ３９のヘッド側室に加圧エアを供
給すると、可動ローラホルダ３６が上方へ付勢されて、
固定ローラ３０と可動ローラ３１とで両接合フランジ１
３を挟圧するように構成してある。

【００３５】この溶接ヘッド４により、溶接を施す場合
にも前記と略同様であるので、溶接方法についての説明
は省略するが、この溶接ヘッド４の場合、フレーム３２
に対する溶接ヘッド４の傾きを調節するときには、１対
のボルト３４を緩めて、フレーム３２に対する溶接ヘッ
ド４の傾きを調節し、再び１対のボルト３４を締めつけ
て固定することが出来る。また、固定ローラホルダ３５
と可動ローラホルダ３６は１対だけ設け、しかもそれら
を極力小型、軽量化してあるため、狭隘な溶接個所に対
しても溶接を行うことができ、ローラユニット５Ａが邪
魔になることがなく、ロボットの負荷も軽減される。

【００３６】第３実施例・・・図４参照 本実施例は、前記溶接ヘッドとローラユニットの別実施
例を示すもので、レーザー光発生装置１と光ファイバー
６の構成については前記と同様であり、前記実施例のも
のと同様のものに同一符号を付して説明を省略する。溶
接ヘッド４Ａは、第１レンズ７と、第２レンズ８と、第
２レンズ８から出た収束光を約４５度方向変換する平面
鏡９Ａとをケース１０Ａ内に収容したもので、溶接ヘッ
ド４Ａから出射したレーザー光１４は接合フランジ１３
Ａの上方からフランジ面に対して約４５度の角度にて投
射されるが、両接合フランジ１３Ａの基端部に投射でき
るように、溶接ヘッド４Ａからのレーザー光１４は、溶
接ヘッド４Ａよりも先端方向へ投射される。

【００３７】前記接合フランジ１３Ａの幅を極力小さく
する為に、ローラユニット５Ｂの固定ローラ４０と可動
ローラ４１で両接合フランジ１３Ａの基端部を挟圧でき
るように、固定ローラ４０の軸は水平面に対して上方へ
約３０度の角度をなすようにフレーム４２に付設され、
また可動ローラ４１の軸は水平面に対して下方へ約３０
度の角度をなすようにフレーム４２に付設され、固定ロ
ーラ４０も可動ローラ４１もその先端側程大径化した円
錐台状に形成され、可動ローラ４１の軸の基端部はフレ
ーム４２にピン４３により結合され、フレーム４２に付
設されたエアシリンダ４４のロッド４４ａの先端が可動
ローラ４１の軸の途中部にピン結合してある。尚、１対
の固定ローラ４０と可動ローラ４１とは、溶接ヘッド４
Ａの片側近傍部位に配置されている。但し、１対に限ら
ず、２対の固定ローラ４０と可動ローラ４１とを設けて
もよい。以上説明した溶接ヘッド４Ａとローラユニット
５Ｂによれば、両接合フランジ１３Ａの基端部を挟圧し
つつその基端部を溶接できるため、両接合フランジ１３
Ａは予め狭幅に形成され、図示のように溶接接合され
る。尚、溶接方法については、前記実施例と同様である
ので、説明を省略する。

【００３８】第３実施例・・・図５、図６参照 本実施例は、前記溶接ヘッドの別実施例を示すもので、
ローラユニットは前記の何れかのものを採用可能であ
り、前記実施例のものと同様のものには同一符号を付し
て説明を省略する。この溶接兼切断ヘッド４Ｂは、第１
レンズ７と、第１レンズ７から出た平行光を約９０度方
向変換し且つ収束光に変換する凹面鏡５０と、ガス導入
室５１、５２を形成する円錐状部材５３とをケース５７
内に収容した構成であり、ガス導入室５１の下端には環
状のガス噴出孔５４が形成され、またガス導入室５１に
はアルゴンガス供給源からホース５５により加圧アルゴ
ンガスが供給され、溶接時にはガス噴出孔５４から噴出
するアルゴンガスで溶接部位をガスシールして溶融金属
の酸化を防止するように構成してある。更に、溶接兼切
断ヘッド４Ｂを切断ヘッドとして活用する為、ガス導入
室５２に連通した複数のガス噴出孔５６が円錐状部材５
３の下部に形成され、ガス導入室５２には酸素ガス供給
源からホース５７により加圧酸素ガスが供給可能に構成
され、切断時には、ガス噴出孔５６からレーザー光で溶
融された金属の中心部に向けて加圧酸素ガスを噴射する
ことにより切断し得るように構成してある。

【００３９】この溶接兼切断ヘッド４Ｂを用いて溶接す
る際には、溶接兼切断ヘッド４Ｂを図示のように傾けて
出射したレーザー光１４で接合フランジ１３の基端部を
溶接することが望ましい。そして、接合フランジ１３の
幅が大きく切断の必要のある場合には溶接完了後、溶接
兼切断ヘッド４Ｂを接合フランジ１３の一端側へ移動さ
せるとともにレーザー光１４が図示の矢印Ａの位置に対
応するように溶接兼切断ヘッド４Ｂを接合フランジ１３
の自由端側へ所定距離移動させた状態において、ガス導
入室５２へ酸素ガスを供給し、レーザー光発生装置１か
らのレーザー光１４を出射しながら、溶接兼切断ヘッド
４Ｂを接合フランジ１３に沿って移動させることによ
り、例えば矢印Ａの位置に沿って切断する。尚、前記実
施例の溶接ヘッド４、４Ａでは、ガス導入室５１とガス
噴出孔５４などは省略してあり、通常の鋼板に対しては
ガスシールドせずに溶接することができるが、板厚が比
較的大きい薄金属板や酸化されやすい金属からなる薄金
属板を溶接する場合には、ガスシールドすることが望ま
しいことから、本実施例のような溶接兼切断ヘッド４Ｂ
も必要となる。本実施例の溶接兼切断ヘッド４Ｂにおい
て、ガス導入室５２とガス噴出孔５６とホース５７を省
略して、溶接専用ヘッドに構成することも有り得る。但
し、前記実施例の溶接ヘッド４、４Ａにもガスシールド
用の構成を追加的に設けることも可能である。

【００４０】第４実施例・・・図７、図８参照 本実施例は、前記溶接ヘッドの別実施例を示すもので、
ローラユニットは前記の何れかのものを採用可能であ
り、前記実施例のものと同様のものには同一符号を付し
て説明を省略する。この溶接兼切断ヘッド４Ｃは、第１
レンズ７と、第１レンズ７の上半部から出た平行レーザ
ー光を約９０度方向変換し且つ切断用の収束光に変換す
る凹面鏡６０と、第１レンズ７の下半部から出た平行レ
ーザー光を約９０度方向変換し且つ溶接用の収束光に変
換する凹面鏡６１とを備え、溶接兼切断ヘッド４Ｃの先
端下部には出射した溶接用レーザー光１４Ａの回りをガ
スシールドする為の加圧アルゴンガスを導入する環状の
ガス導入室６２と、出射した切断用レーザー光１４Ｂの
中心部に向けて噴射擦る為の加圧酸素ガスを導入する環
状のガス導入室６３とが形成され、ガス導入室６２の下
端には環状のガス噴出孔６４が形成され、またガス導入
室６３の下端には出射した切断用レーザー光１４Ｂで溶
融された溶融金属の中心部に向けて加圧酸素ガスを噴出
する複数の噴射小孔６５を設けてある。

【００４１】尚、前記切断用レーザー光１４Ｂは、溶接
用レーザー光１４Ａよりも接合フランジ１３の先端（自
由端）に近い位置に出射されるように構成してあリ、ガ
ス導入室６２に対してはアルゴンガス供給源よりホース
６６を介して加圧アルゴンガスが供給され、またガス導
入室６３に対しては酸素ガス供給源よりホース６７を介
して加圧酸素ガスが供給される。尚、光ファイバー６Ａ
には溶接用レーザー光１４Ａと切断用レーザー光１４Ｂ
とがファイバー導光されるため、光ファイバー６Ａはそ
の分大径化されている。以上説明した溶接兼切断ヘッド
４Ｃによれば、重ね合わせた１対の接合フランジ１３を
溶接用レーザー光１４Ａで溶接しながら、両接合フラン
ジ１３の溶接部から所定距離離れた部位を切断用レーザ
ー光１４Ｂで切断することが出来る。

【００４２】第５実施例・・・図９参照 本実施例は、前記溶接ヘッドの別実施例を示すもので、
ローラユニットは前記の何れかのものを採用可能であ
り、前記実施例のものと同様のものには同一符号を付し
て説明を省略する。図９は、溶接兼切断ヘッド４Ｄの横
断平面図を示し、この溶接兼切断ヘッド４Ｄにおいて
は、出射する溶接用レーザー光１４Ｂと出射する切断用
レーザー光１４Ｃとの間に間隔をあける為に、第１レン
ズ７から出た平行なレーザー光を分岐させるプリズム７
０が設けられ、切断用レーザー光１４Ｃは、プリズム７
０によって溶接進行方向と反対側へ約１５度位方向変換
された後凹面鏡７１により約４５度下方へ方向変換さ
れ、また溶接用レーザー光１４Ｂは、プリズム７０によ
って溶接進行方向へ約５度位方向変換された後凹面鏡７
２により約４５度下方へ方向変換されるように構成して
ある。このように、接合フランジ１３に投射される位置
において溶接用レーザー光１４Ｂと切断用レーザー光１
４Ｃ間の間隔を大きくしたので、前記実施例におけるガ
ス導入室６２、６３を形成するのが容易になる。但し、
溶接ヘッドと切断ヘッドとを独立に構成して両者を所定
の位置関係をもって一体的に固定することも可能であ
る。尚、前記薄板１１の接合フランジ１３として、薄板
本体１２から直角に折り曲げた接合フランジ１３の場合
を例として説明したが、２枚の薄板の端部に形成ささる
種々の形状の接合フランジを溶接する場合にも本発明を
同様に適用することが出来る。また、前記溶接ヘッドや
溶接兼切断ヘッドやローラユニットは、実施例のものに
限定されず、前記実施例に開示した技術的思想を逸脱し
ない範囲において種々の変更や補助的な諸部材を付加し
た形態で実施することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】立体薄板構造体の溶接装置の全体構成図であ
る。

【図２】図１の２−２線断平面図である。

【図３】別実施例に係る溶接ヘッドとローラユニットの
側面図である。

【図４】別実施例に係る溶接ヘッドとローラユニットの
縦断側面図である。

【図５】別実施例に係る溶接兼切断ヘッドの縦断側面図
である。

【図６】図５の６−６矢視図である。

【図７】別実施例に係る溶接兼切断ヘッドの縦断側面図
である。

【図８】図７の溶接兼切断ヘッドの底面図である。

【図９】別実施例に係る溶接兼切断ヘッドの横断平面図
である。

【符号の説明】

１ レーザー光発生装置 ４、４Ａ 溶接ヘッド ４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 溶接兼切断ヘッド ６ 光ファイバー １１ 薄板 １２ 薄板本体 １３ 接合フランジ １８、３０、４０ 固定ローラ １９、３１、４１ 可動ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野間口 幸宏 東京都港区浜松町２丁目４番１号 世界貿 易センタービル 川崎重工業株式会社東京 本社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立体薄板構造体の２枚の薄板の端部を重
   ね合わせた状態で、これら両薄板の端部を溶接接合する
   方法において、 レーザー光発生器から光ファイバーで導光されるレーザ
   ー光を受ける溶接ヘッドと、その溶接ヘッドの近くに設
   けられた少なくとも１対の相対向するローラを用い、両
   薄板の端部を相対向するローラで挟圧した状態で、溶接
   ヘッドとローラとを両薄板の端部に沿って同期移動させ
   ながら、溶接ヘッドからレーザー光を両薄板端部の板厚
   方向に出射して連続的に溶接することを特徴とする立体
   薄板構造体の溶接方法。
2. 【請求項２】 前記両薄板の端部の少なくとも一方を折
   り曲げて接合フランジを形成し、これを重ね合わせて溶
   接することを特徴とする請求項１に記載の立体薄板構造
   体の溶接方法。
3. 【請求項３】 前記溶接の後で、溶接接合部を残して両
   薄板の端部を切断することを特徴とする請求項１に記載
   の立体薄板構造体の溶接方法。
4. 【請求項４】 前記溶接ヘッドの近くに溶接ヘッドに対
   して固定的に設けられた切断ヘッドであって、レーザー
   光発生器からファイバー導光されるレーザー光をうける
   切断ヘッドを用い、前記溶接と同時に溶接接合部を残し
   て両薄板の端部を切断することを特徴とする請求項１に
   記載の立体薄板構造体の薄板の溶接方法。
5. 【請求項５】 立体薄板構造体の２枚の薄板の端部を重
   ね合わせた状態で、これら両薄板の端部を溶接接合する
   溶接装置において、 レーザー光発生器から光ファイバーで導光されるレーザ
   ー光を受けて両薄板の端部の板厚方向にレーザー光を出
   射する溶接ヘッドと、その溶接ヘッドの近くに溶接ヘッ
   ドに対して固定的に設けられ両薄板の端部を挟圧する為
   の少なくとも１対の相対向するローラとを備えたことを
   特徴とする立体薄板構造体の溶接装置。
6. 【請求項６】 前記溶接ヘッドは、両薄板の端部に対し
   て略垂直方向からレーザー光を出射するように構成され
   たことを特徴とする請求項５に記載の立体薄板構造体の
   溶接装置。
7. 【請求項７】 前記溶接ヘッドは、両薄板の端部に対し
   てその垂直方向から傾いた斜め方向からレーザー光を出
   射するように構成され、前記１対のローラは先端側程大
   径となる円錐台形で、それらのローラ軸が相互に交差す
   る方向に向けられていることを特徴とする請求項５に記
   載の立体薄板構造体の溶接装置。
8. 【請求項８】 前記溶接ヘッドには、それと共通の光フ
   ァイバーで導光されるレーザー光を受ける切断用ヘッド
   が一体形成されたことを特徴とする請求項５に記載の立
   体薄板構造体の溶接装置。