JPH0829427B2 - レーザー溶接装置 - Google Patents

レーザー溶接装置

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JPH0829427B2
JPH0829427B2 JP63252861A JP25286188A JPH0829427B2 JP H0829427 B2 JPH0829427 B2 JP H0829427B2 JP 63252861 A JP63252861 A JP 63252861A JP 25286188 A JP25286188 A JP 25286188A JP H0829427 B2 JPH0829427 B2 JP H0829427B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はレーザー溶接装置、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。したがって、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
ばらならず、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） 本発明の目的は低廉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、レーザー光偏向鏡を有し、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鏡とを共
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鏡により
レーザービーム原軸が偏向される。レーザービームの追
跡は、単にこれらの偏向鏡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
は偏向鏡又は共通旋回機構部用の適当なハウングに実質
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
いで偏向鏡、該偏向鏡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つの偏向鏡を使用し、それらの鏡によ
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になるようにする。
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
横断する方向に垂直方向において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されるよ
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、溶接が実行される。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１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し、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つの偏向鏡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塑性を呈しない程度に
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鏡10、次いで同様に45°をもっ
て配置された平面鏡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、平面鏡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つの鏡11
は90°の放物面鏡又は軸外し（off−axis）鏡とされ、
該鏡の湾曲面の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、平面鏡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鏡
11は完全な放物面鏡である。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の案内機構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摺動要素17に固定
され、該第１摺動要素17は水平に両矢印18方向に移動可
能とされ、このため摺動要素19に摺動可能に固定され
る。この摺動要素19は垂直に両矢印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、交差ローラー載台又はそれと同
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１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に接続された溶接ヘッドの
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要素24であり、該要素
24は水平に両矢印25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則
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128,129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
128,129に代えて第８図に示すように玉滑り軸受け130,1
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図はそれぞれ偏向鏡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、10,1
1…偏向鏡、12,13…ローラー、19…摺動要素、21…キャ
リヤー、22…コイルスプリング、23…ピン、24…要素、
26…固定部材、27…仕上がり溶接継ぎ目、128,129…摺
動あご、30…被加工体、31…回転軸。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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
    鏡（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）と上記偏向鏡（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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項４】スキャナー（７）が、上記溶接継ぎ目を横
    切るように摺動する交差ローラー載台（17）又は交差キ
    ャリッジに固定される第１項〜第３項のいずれかに記載
    の装置。
  5. 【請求項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. 【請求項６】固定部材（26）が調節ねじである第５項記
    載の装置。
  7. 【請求項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. 【請求項８】スキャナー（７）が加圧ローラー（3,4,1
    2,13）により形成された被加工体（１）の可調整スリッ
    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. 【請求項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
    た被加工体（１）の可調整スリット（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. 【請求項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）により形成された被加工
    体（１）の可調整スリット（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 JPH01118392A (ja) 1989-05-10
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