JPH0767631B2 - レーザー溶接装置 - Google Patents
レーザー溶接装置Info
- Publication number
- JPH0767631B2 JPH0767631B2 JP62329930A JP32993087A JPH0767631B2 JP H0767631 B2 JPH0767631 B2 JP H0767631B2 JP 62329930 A JP62329930 A JP 62329930A JP 32993087 A JP32993087 A JP 32993087A JP H0767631 B2 JPH0767631 B2 JP H0767631B2
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- Japan
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- welded
- welding
- arm
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Description
（産業上の利用分野） この発明は、レーザー光を使用して被溶接材の溶接を行
なうのに利用されるレーザー溶接装置に関するものであ
る。 （従来の技術） 例えば、自動車のフレームなどの構造体を溶接する溶接
装置としては、従来より種々の装置が使用されている
が、そのなかには、二枚重ねにした被溶接材を相対向す
る方向から一対の電極で挾み、前記電極間に電流を所定
時間流して、被溶接材の重ね部分にナゲット部を形成
し、被溶接材を溶接する抵抗溶接法を利用したスポット
溶接装置があった。 上記のスポット溶接装置では、加圧力，電流および通電
時間がナゲット部の形成に影響を与えるのが、例えば加
圧力について云えば、自動溶接機などに適用した場合に
は、その構造上、電極の駆動に空気圧または油圧を用い
るので、被溶接材を挾む加圧力に限界があった。そのた
め、所定の溶接強度を得るには、供給電流または通電時
間を増して対処していたが、このようにするとナゲット
部の溶融金属が飛散して、溶接後の被溶接材の表面に圧
痕が残るという欠点があった。 そこで最近では、自動溶接機などの限られた加圧力で
も、重ねた被溶接材の溶接を可能にするレーザー溶接装
置が開発されている。このレーザー溶接装置は、レーザ
ー発振媒体として例えば、YAGレーザー（yttrium−alum
inum−garnet laser）を用い、このレーザー光を被溶
接材に所定時間照射して溶接を行なうものであり、加熱
時間が短く、熱影響部および熱びずみのほとんどない溶
接を行なえるという利点を有している。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、上記した従来のレーザー溶接装置では、被溶
接材の厚みに対応してレーザー光の照射時間を決めてい
たが、照射時において、被溶接材間のわずかな温度差の
影響を受けてそれぞれの溶接深さが変わり、溶接強度に
ばらつきが生じるという問題点があった。 （発明の目的） そこで、この発明は、溶接強度にばらつきが生じないよ
うにすることが可能であるレーザー溶接装置を提供する
ことを目的としている。
なうのに利用されるレーザー溶接装置に関するものであ
る。 （従来の技術） 例えば、自動車のフレームなどの構造体を溶接する溶接
装置としては、従来より種々の装置が使用されている
が、そのなかには、二枚重ねにした被溶接材を相対向す
る方向から一対の電極で挾み、前記電極間に電流を所定
時間流して、被溶接材の重ね部分にナゲット部を形成
し、被溶接材を溶接する抵抗溶接法を利用したスポット
溶接装置があった。 上記のスポット溶接装置では、加圧力，電流および通電
時間がナゲット部の形成に影響を与えるのが、例えば加
圧力について云えば、自動溶接機などに適用した場合に
は、その構造上、電極の駆動に空気圧または油圧を用い
るので、被溶接材を挾む加圧力に限界があった。そのた
め、所定の溶接強度を得るには、供給電流または通電時
間を増して対処していたが、このようにするとナゲット
部の溶融金属が飛散して、溶接後の被溶接材の表面に圧
痕が残るという欠点があった。 そこで最近では、自動溶接機などの限られた加圧力で
も、重ねた被溶接材の溶接を可能にするレーザー溶接装
置が開発されている。このレーザー溶接装置は、レーザ
ー発振媒体として例えば、YAGレーザー（yttrium−alum
inum−garnet laser）を用い、このレーザー光を被溶
接材に所定時間照射して溶接を行なうものであり、加熱
時間が短く、熱影響部および熱びずみのほとんどない溶
接を行なえるという利点を有している。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、上記した従来のレーザー溶接装置では、被溶
接材の厚みに対応してレーザー光の照射時間を決めてい
たが、照射時において、被溶接材間のわずかな温度差の
影響を受けてそれぞれの溶接深さが変わり、溶接強度に
ばらつきが生じるという問題点があった。 （発明の目的） そこで、この発明は、溶接強度にばらつきが生じないよ
うにすることが可能であるレーザー溶接装置を提供する
ことを目的としている。
（問題点を解決するための手段） この発明に係るレーザー溶接装置は、被溶接材を相対向
する方向から挾む挾持体を備え、レーザー光を照射して
前記被溶接材を溶接するレーザー照射部を一方の挾持体
に設け、前記被溶接材の温度を検出する感温手段を他方
の挾持体に設けてある構成としたことにより、上記した
従来のレーザー溶接装置が有していた問題点を解決した
ことを特徴としている。 （実施例） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図はこの発明に係るレーザー溶接装置のの一実施例
を示し、第２図は第１図のレーザー溶接装置を適用した
自動溶接機の構造を示しており、第２図において、１は
自動溶接機である。 この自動溶接機１は、台座２上に回転可能に設けた本体
３と、この本体３の第１関節４を中心にして揺動可能に
設けた第１アーム５と、補助アーム６のＣ伸縮により揺
動可能に設け且つモータ８により旋回可能に設けた第２
アーム９と、この第２アーム９の第３関節10を中心にし
て揺動可能に設けた第３アーム11と、この第３アーム11
に回転可能に設け且つ車体フレーム12の一部である被溶
接材13,13をつかむクランプ14と、を備えた構造をもつ
ものである。 前記クランプ14は、第１図に示すように、前記第３アー
ム11に取付けた支持部20と、この支持部20に固定した第
１クランプアーム21と、前記支持部20に揺動可能に設け
た第２クランプアーム22と、この第２クランプアーム22
を支軸22aを中心にして揺動させ且つ前記第１クランプ
アーム21と共に被溶接材13の把持・開放を行なわせるエ
アーシリンダ23と、を備えた構造である。なお、第２ク
ランプアーム22は、スプリング25a,25bにより常時開放
方向に付勢されている。 前記第１および第２クランプアーム21,22には、被溶接
材13,13を把持した状態において、その先端に被溶接材1
3,13を挾持する挾持体としての第１挾持用アーム26およ
び第２挾持用アーム27をそれぞれ備えている。 前記第１挾持用アーム26には、その内部に被溶接材13,1
3の溶接位置にレーザー光を照射するレーザー照射部30
を備えている。このレーザー照射部30には、光ファイバ
31により第２図に示すレーザー発振機32で発振したレー
ザー光が伝送されている。 前記第２挾持用アーム27は、第２クランプアーム22の先
端に嵌着した冷却用パイプ35と、前記冷却用パイプ35に
嵌着し且つ当該冷却用パイプ35内に設けた冷却水導入用
パイプ36により導びかれた冷却水で冷却された検出部37
と、を備えた構造のものである。なお、前記冷却水導入
用パイプ36により導かれた冷却水は、第２クランプアー
ム22,冷却用パイプ35および検出部37の内部に形成され
た冷却用流路38を通って第２クランプアーム22に設けた
排出口39から排出される。 前記レーザー発振機31は、レーザー発振媒体としてYAG
レーザー装置を使用しており、このYAGレーザー装置か
ら発振したレーザー光を集光レンズにより光ファイバ31
の入射端に導びく構造のものである。 前記レーザー照射部30は、光ファイバ31により伝送され
たレーザー光を当該レーザー照射部30内に固定された光
ファイバ31の伝送端から照射し、集光レンズおよびレン
ズ保護用ガラスを介して被溶接材13,13の溶接位置にレ
ーザー光の焦点位置を合わせる構造のものであり、第１
挾持用アーム26によりレーザー光の焦点位置は常に一定
に保たれている。 前記検出部37には、溶接時において、被溶接材13,13の
温度を検出する感温手段としての熱電対40が設けてあ
る。この熱電対40は、例えばPA（白金ロジウム−白
金）,CA（ニッケルクロム−ニッケル）などが使用さ
れ、被溶接材13,13の温度を電流に変換する。 さらに、41は前記熱電対40で変換された電流を所定の割
合で増幅する熱電対アンプ、42は前記熱電対アンプ41の
電流値に応じてレーザー発振機30のレーザー光発振時間
を制御するコントローラである。 次に、上記した構成の自動溶接機１の動作を説明する。 まず、本体3,第１アーム5,第２アーム9,第３アーム11を
順次動かして、開放状態のクランプ14を車体フレーム12
の一部である被溶接材13,13の溶接位置に位置決めす
る。そして、クランプ14のエアーシリンダ23を作動させ
て、第１クランプアーム21および第２クランプアーム22
を把持動作させ、第１および第２挾持用アーム26,27で
被溶接材13,13を挾持する。 この状態において、第１挾持用アーム26のレーザー照射
部30と被溶接材13との位置関係が常に一定に保たれるた
め、レーザー光の焦点位置を調節する必要はない。 そして、レーザー発振機30でレーザー光を発振させ、光
ファイバ31を介して第１挾持用アーム26のレーザー照射
部30に前記レーザー光を伝送し、レーザー照射部30から
レーザー光を被溶接材13,13に照射して、溶接位置に局
部的な溶融部Ａを形成する。 そのとき、レーザー照射方向とは反対側において、第２
挾持用アーム26の検出部37の熱電対40が被溶接材13の温
度を検出することにより、溶融部Ａの深さを間接的に検
出している。さらに、熱電対アンプ41において、前記熱
電対40から出力する被溶接材13の温度に対応した電流を
所定の割合で増幅する。そして、コントローラ42におい
て、前記熱電対アンプ41で増幅した電流値が所定値に達
すると、レーザー発振機30によるレーザー光の発振を停
止させ、被溶接材13,13の局部的な溶融は中断し、溶融
部Ａが凝固してスポット溶接は完了する。 したがって、複数の溶接位置でスポット溶接を行なった
とき、各溶接位置の温度が異なっていたとしても溶接深
さを常に一定に保つことが可能になる。 なお、被溶接材13の温度検出の際、冷却水導入用パイプ
36に導びかれた冷却水によって検出部37を冷却している
ため、検出部37が過度に温められることを防止してい
る。 そして、クランプ部14を開放し、本体3,第１アーム5,第
２アーム9,第３アーム11を順次動かして、次の溶接位置
にクランプ部14を移動させ、上記の動作を繰返してスポ
ット溶接を行なう。 なお、上記した実施例では、レーザー発振機30のレーザ
ー発振媒体としてYAGレーザー装置を使用した場合を説
明したが、レーザー発振媒体としてバリウムクラウンガ
ラス（SiO2,BaO,K2O）レーザーや炭酸ガスレーザーなど
の各種レーザー装置を使用しても同様の加工を行なうこ
とが可能である。 また、上記した実施例では、エアーシリンダ23の作動に
よる第１および第２クランプアーム21,22の把持動作
で、第１および第２挾持用アーム26,27が被溶接材13,13
を挾持した場合を説明したが、独立して動作するそれぞ
れの挾持体により被溶接材13,13を挾持しても良い。 さらに、上記した実施例では、感温手段として熱電対40
を用いた場合を説明したが、感温手段としてはサーモパ
イル，磁気温度センサー，バイメタル，サーモスタッ
ト，サーミスタなどを用いても良い。
する方向から挾む挾持体を備え、レーザー光を照射して
前記被溶接材を溶接するレーザー照射部を一方の挾持体
に設け、前記被溶接材の温度を検出する感温手段を他方
の挾持体に設けてある構成としたことにより、上記した
従来のレーザー溶接装置が有していた問題点を解決した
ことを特徴としている。 （実施例） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図はこの発明に係るレーザー溶接装置のの一実施例
を示し、第２図は第１図のレーザー溶接装置を適用した
自動溶接機の構造を示しており、第２図において、１は
自動溶接機である。 この自動溶接機１は、台座２上に回転可能に設けた本体
３と、この本体３の第１関節４を中心にして揺動可能に
設けた第１アーム５と、補助アーム６のＣ伸縮により揺
動可能に設け且つモータ８により旋回可能に設けた第２
アーム９と、この第２アーム９の第３関節10を中心にし
て揺動可能に設けた第３アーム11と、この第３アーム11
に回転可能に設け且つ車体フレーム12の一部である被溶
接材13,13をつかむクランプ14と、を備えた構造をもつ
ものである。 前記クランプ14は、第１図に示すように、前記第３アー
ム11に取付けた支持部20と、この支持部20に固定した第
１クランプアーム21と、前記支持部20に揺動可能に設け
た第２クランプアーム22と、この第２クランプアーム22
を支軸22aを中心にして揺動させ且つ前記第１クランプ
アーム21と共に被溶接材13の把持・開放を行なわせるエ
アーシリンダ23と、を備えた構造である。なお、第２ク
ランプアーム22は、スプリング25a,25bにより常時開放
方向に付勢されている。 前記第１および第２クランプアーム21,22には、被溶接
材13,13を把持した状態において、その先端に被溶接材1
3,13を挾持する挾持体としての第１挾持用アーム26およ
び第２挾持用アーム27をそれぞれ備えている。 前記第１挾持用アーム26には、その内部に被溶接材13,1
3の溶接位置にレーザー光を照射するレーザー照射部30
を備えている。このレーザー照射部30には、光ファイバ
31により第２図に示すレーザー発振機32で発振したレー
ザー光が伝送されている。 前記第２挾持用アーム27は、第２クランプアーム22の先
端に嵌着した冷却用パイプ35と、前記冷却用パイプ35に
嵌着し且つ当該冷却用パイプ35内に設けた冷却水導入用
パイプ36により導びかれた冷却水で冷却された検出部37
と、を備えた構造のものである。なお、前記冷却水導入
用パイプ36により導かれた冷却水は、第２クランプアー
ム22,冷却用パイプ35および検出部37の内部に形成され
た冷却用流路38を通って第２クランプアーム22に設けた
排出口39から排出される。 前記レーザー発振機31は、レーザー発振媒体としてYAG
レーザー装置を使用しており、このYAGレーザー装置か
ら発振したレーザー光を集光レンズにより光ファイバ31
の入射端に導びく構造のものである。 前記レーザー照射部30は、光ファイバ31により伝送され
たレーザー光を当該レーザー照射部30内に固定された光
ファイバ31の伝送端から照射し、集光レンズおよびレン
ズ保護用ガラスを介して被溶接材13,13の溶接位置にレ
ーザー光の焦点位置を合わせる構造のものであり、第１
挾持用アーム26によりレーザー光の焦点位置は常に一定
に保たれている。 前記検出部37には、溶接時において、被溶接材13,13の
温度を検出する感温手段としての熱電対40が設けてあ
る。この熱電対40は、例えばPA（白金ロジウム−白
金）,CA（ニッケルクロム−ニッケル）などが使用さ
れ、被溶接材13,13の温度を電流に変換する。 さらに、41は前記熱電対40で変換された電流を所定の割
合で増幅する熱電対アンプ、42は前記熱電対アンプ41の
電流値に応じてレーザー発振機30のレーザー光発振時間
を制御するコントローラである。 次に、上記した構成の自動溶接機１の動作を説明する。 まず、本体3,第１アーム5,第２アーム9,第３アーム11を
順次動かして、開放状態のクランプ14を車体フレーム12
の一部である被溶接材13,13の溶接位置に位置決めす
る。そして、クランプ14のエアーシリンダ23を作動させ
て、第１クランプアーム21および第２クランプアーム22
を把持動作させ、第１および第２挾持用アーム26,27で
被溶接材13,13を挾持する。 この状態において、第１挾持用アーム26のレーザー照射
部30と被溶接材13との位置関係が常に一定に保たれるた
め、レーザー光の焦点位置を調節する必要はない。 そして、レーザー発振機30でレーザー光を発振させ、光
ファイバ31を介して第１挾持用アーム26のレーザー照射
部30に前記レーザー光を伝送し、レーザー照射部30から
レーザー光を被溶接材13,13に照射して、溶接位置に局
部的な溶融部Ａを形成する。 そのとき、レーザー照射方向とは反対側において、第２
挾持用アーム26の検出部37の熱電対40が被溶接材13の温
度を検出することにより、溶融部Ａの深さを間接的に検
出している。さらに、熱電対アンプ41において、前記熱
電対40から出力する被溶接材13の温度に対応した電流を
所定の割合で増幅する。そして、コントローラ42におい
て、前記熱電対アンプ41で増幅した電流値が所定値に達
すると、レーザー発振機30によるレーザー光の発振を停
止させ、被溶接材13,13の局部的な溶融は中断し、溶融
部Ａが凝固してスポット溶接は完了する。 したがって、複数の溶接位置でスポット溶接を行なった
とき、各溶接位置の温度が異なっていたとしても溶接深
さを常に一定に保つことが可能になる。 なお、被溶接材13の温度検出の際、冷却水導入用パイプ
36に導びかれた冷却水によって検出部37を冷却している
ため、検出部37が過度に温められることを防止してい
る。 そして、クランプ部14を開放し、本体3,第１アーム5,第
２アーム9,第３アーム11を順次動かして、次の溶接位置
にクランプ部14を移動させ、上記の動作を繰返してスポ
ット溶接を行なう。 なお、上記した実施例では、レーザー発振機30のレーザ
ー発振媒体としてYAGレーザー装置を使用した場合を説
明したが、レーザー発振媒体としてバリウムクラウンガ
ラス（SiO2,BaO,K2O）レーザーや炭酸ガスレーザーなど
の各種レーザー装置を使用しても同様の加工を行なうこ
とが可能である。 また、上記した実施例では、エアーシリンダ23の作動に
よる第１および第２クランプアーム21,22の把持動作
で、第１および第２挾持用アーム26,27が被溶接材13,13
を挾持した場合を説明したが、独立して動作するそれぞ
れの挾持体により被溶接材13,13を挾持しても良い。 さらに、上記した実施例では、感温手段として熱電対40
を用いた場合を説明したが、感温手段としてはサーモパ
イル，磁気温度センサー，バイメタル，サーモスタッ
ト，サーミスタなどを用いても良い。
以上説明してきたように、この発明に係るレーザー溶接
装置によれば、被溶接材を相対向する方向から挾む挾持
体を備え、レーザー光を照射して前記被溶接材を溶接す
るレーザー照射部を一方の挾持体に設け、前記被溶接材
の温度を検出する感温手段を他方の挾持体に設けてある
構成としたことにより、挾持体で被溶接材を挾み、レー
ザー光の照射により被溶接材を溶接するときに、感温手
段が被溶接材の温度を検出するので、例えば温度の異な
る複数の溶接位置でスポット溶接を行なう場合であって
も溶接深さを常に一定に保つことが可能になる。したが
って、溶接強度にばらつきのない安定した溶接を行うこ
とができるため、品質の安定した製品を提供できるとい
う優れた効果が得られる。
装置によれば、被溶接材を相対向する方向から挾む挾持
体を備え、レーザー光を照射して前記被溶接材を溶接す
るレーザー照射部を一方の挾持体に設け、前記被溶接材
の温度を検出する感温手段を他方の挾持体に設けてある
構成としたことにより、挾持体で被溶接材を挾み、レー
ザー光の照射により被溶接材を溶接するときに、感温手
段が被溶接材の温度を検出するので、例えば温度の異な
る複数の溶接位置でスポット溶接を行なう場合であって
も溶接深さを常に一定に保つことが可能になる。したが
って、溶接強度にばらつきのない安定した溶接を行うこ
とができるため、品質の安定した製品を提供できるとい
う優れた効果が得られる。
第１図はこの発明に係るレーザー溶接装置の一実施例に
よる構造を示す部分破断図、第２図は第１図のレーザー
溶接装置を適用した自動溶接機の全体構造を示す説明図
である。 13……被溶接材、 25……第１挾持用アーム（挾持体）、 26……第２挾持用アーム（挾持体）、 30……レーザー照射部、 40……熱電対（感温手段）。
よる構造を示す部分破断図、第２図は第１図のレーザー
溶接装置を適用した自動溶接機の全体構造を示す説明図
である。 13……被溶接材、 25……第１挾持用アーム（挾持体）、 26……第２挾持用アーム（挾持体）、 30……レーザー照射部、 40……熱電対（感温手段）。
Claims (1)
- 【請求項１】被溶接材を相対向する方向から挾む挾持体
を備え、レーザー光を照射して前記被溶接材を溶接する
レーザー照射部を一方の挾持体に設け、前記被溶接材の
温度を検出する感温手段を他方の挾持体に設けてあるこ
とを特徴とするレーザー溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62329930A JPH0767631B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | レーザー溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62329930A JPH0767631B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | レーザー溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01180794A JPH01180794A (ja) | 1989-07-18 |
| JPH0767631B2 true JPH0767631B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=18226861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62329930A Expired - Lifetime JPH0767631B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | レーザー溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767631B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5591358A (en) * | 1994-03-23 | 1997-01-07 | Progressive Tool & Industries Co. | Apparatus for clamping and laser welding |
| JPH08206860A (ja) * | 1995-02-02 | 1996-08-13 | Fanuc Ltd | スポット溶接方法 |
| DE102004050164B4 (de) * | 2004-10-14 | 2016-02-18 | Robert Bosch Gmbh | Schweißverfahren |
| JP4962752B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2012-06-27 | 日産自動車株式会社 | 高エネルギビームによる異種金属の接合方法 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62329930A patent/JPH0767631B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01180794A (ja) | 1989-07-18 |
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