JPH10180472A - レーザ溶接装置 - Google Patents
レーザ溶接装置Info
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- JPH10180472A JPH10180472A JP8345527A JP34552796A JPH10180472A JP H10180472 A JPH10180472 A JP H10180472A JP 8345527 A JP8345527 A JP 8345527A JP 34552796 A JP34552796 A JP 34552796A JP H10180472 A JPH10180472 A JP H10180472A
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- welding
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- laser
- laser beam
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
- B23K37/047—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work moving work to adjust its position between soldering, welding or cutting steps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度な溶接加工処理を極めて効率的に行うこ
とができるとともに、溶接工程に対する設備投資やスペ
ースの確保等を必要最少限のものとすることのできるレ
ーザ溶接装置を提供する。 【解決手段】搬送機構１８により溶接ステーションに搬
送されたワークＷを位置決め機構２０、２２によって基
準位置に対して位置決め固定した後、溶接ロボット１
２、１４の先端部に設けられたスキャンヘッド８２、８
４をワークＷの内部に挿入する。所定位置までスキャン
ヘッド８２、８４が挿入された後、前記スキャンヘッド
８２、８４のみを駆動することで、レーザビームＬによ
り近接する複数の溶接部位に対する溶接作業を遂行す
る。
とができるとともに、溶接工程に対する設備投資やスペ
ースの確保等を必要最少限のものとすることのできるレ
ーザ溶接装置を提供する。 【解決手段】搬送機構１８により溶接ステーションに搬
送されたワークＷを位置決め機構２０、２２によって基
準位置に対して位置決め固定した後、溶接ロボット１
２、１４の先端部に設けられたスキャンヘッド８２、８
４をワークＷの内部に挿入する。所定位置までスキャン
ヘッド８２、８４が挿入された後、前記スキャンヘッド
８２、８４のみを駆動することで、レーザビームＬによ
り近接する複数の溶接部位に対する溶接作業を遂行す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの複数の溶
接部位に対して、レーザビームを用いて効率的に溶接作
業を行うことのできるレーザ溶接装置に関する。
接部位に対して、レーザビームを用いて効率的に溶接作
業を行うことのできるレーザ溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、自動車車体（ボディ）の内板部
材と外板部材とを溶接する際、従来から抵抗スポット溶
接ロボットが用いられている。この抵抗スポット溶接ロ
ボットは、所定の溶接ステーションに搬送されたボディ
の各溶接部位に対して、溶接ガンを移動させながら溶接
作業を行う。
材と外板部材とを溶接する際、従来から抵抗スポット溶
接ロボットが用いられている。この抵抗スポット溶接ロ
ボットは、所定の溶接ステーションに搬送されたボディ
の各溶接部位に対して、溶接ガンを移動させながら溶接
作業を行う。
【０００３】ところで、前記抵抗スポット溶接ロボット
の場合、比較的重量のある溶接ガンを溶接部位毎に移動
させているため、その移動にかなりの時間を要し、従っ
て、効率的な作業が望めないという不具合がある。そこ
で、例えば、溶接ロボットの台数を増加させることで処
理時間の短縮を図ることが考えらえれる。
の場合、比較的重量のある溶接ガンを溶接部位毎に移動
させているため、その移動にかなりの時間を要し、従っ
て、効率的な作業が望めないという不具合がある。そこ
で、例えば、溶接ロボットの台数を増加させることで処
理時間の短縮を図ることが考えらえれる。
【０００４】しかしながら、単に溶接ロボットの台数を
増加させただけでは、設備投資が増大し、また、溶接ロ
ボットのスペースの関係から、ライン長を長くせざるを
得ないという不具合が発生してしまう。さらに、抵抗ス
ポット溶接ロボットでは、溶接ガンを構成する溶接チッ
プをボディに接触させて作業を行うため、溶接チップの
張り付きや磨耗といった事態を考慮する必要が生じる。
すなわち、溶接チップの張り付きを常時監視し、張り付
きが発生した際には、ラインを停止させて所定の処置を
施す必要がある。また、溶接チップを定期的にドレッシ
ングし、最適な溶接条件が維持できるようにしなければ
ならない。
増加させただけでは、設備投資が増大し、また、溶接ロ
ボットのスペースの関係から、ライン長を長くせざるを
得ないという不具合が発生してしまう。さらに、抵抗ス
ポット溶接ロボットでは、溶接ガンを構成する溶接チッ
プをボディに接触させて作業を行うため、溶接チップの
張り付きや磨耗といった事態を考慮する必要が生じる。
すなわち、溶接チップの張り付きを常時監視し、張り付
きが発生した際には、ラインを停止させて所定の処置を
施す必要がある。また、溶接チップを定期的にドレッシ
ングし、最適な溶接条件が維持できるようにしなければ
ならない。
【０００５】そこで、前述したような抵抗スポット溶接
ロボットの欠点を解消するため、レーザビームを用いて
ボディの溶接を行うものが提案されている（特開平４−
２２０１８７号公報）。この従来技術では、溶接ロボッ
トの先端部に装着されたレーザビーム照射ヘッドをボデ
ィの溶接部位近傍まで移動させることにより、所望の溶
接作業を行うようにしている。この場合、溶接チップの
張り付きや磨耗といった事態は発生しない。
ロボットの欠点を解消するため、レーザビームを用いて
ボディの溶接を行うものが提案されている（特開平４−
２２０１８７号公報）。この従来技術では、溶接ロボッ
トの先端部に装着されたレーザビーム照射ヘッドをボデ
ィの溶接部位近傍まで移動させることにより、所望の溶
接作業を行うようにしている。この場合、溶接チップの
張り付きや磨耗といった事態は発生しない。
【０００６】しかしながら、レーザビーム照射ヘッドを
溶接ロボットの移動によって所定の溶接部位近傍に設定
しているため、前記レーザビーム照射ヘッドの高速移動
動作を実現することは不可能である。また、溶接の対象
物であるボディが前記溶接ロボットに対して正確に位置
決めされている保証がなく、従って、高精度な溶接作業
を行える確証が得られるものではない。
溶接ロボットの移動によって所定の溶接部位近傍に設定
しているため、前記レーザビーム照射ヘッドの高速移動
動作を実現することは不可能である。また、溶接の対象
物であるボディが前記溶接ロボットに対して正確に位置
決めされている保証がなく、従って、高精度な溶接作業
を行える確証が得られるものではない。
【０００７】一方、特公平４−３６７９２号公報に開示
された従来技術では、複数の溶接ヘッドをワークの溶接
部位近傍に配設し、平面鏡の角度を調整することで所望
の溶接ヘッドを選択し、選択された前記溶接ヘッドを介
してレーザビームをワークの溶接部位に照射することに
より溶接を行うようにしている。この場合、複数の溶接
部位に対する溶接作業を比較的短時間で行うことができ
る。
された従来技術では、複数の溶接ヘッドをワークの溶接
部位近傍に配設し、平面鏡の角度を調整することで所望
の溶接ヘッドを選択し、選択された前記溶接ヘッドを介
してレーザビームをワークの溶接部位に照射することに
より溶接を行うようにしている。この場合、複数の溶接
部位に対する溶接作業を比較的短時間で行うことができ
る。
【０００８】しかしながら、この従来技術では、溶接ヘ
ッドがワークに対して固定されているため、溶接部位に
スポット溶接を行うことはできても、連続溶接であるシ
ーム溶接を行うことは不可能である。また、前記溶接ヘ
ッドが各溶接部位毎に必要となるため、装置自体が高価
になるだけでなく、ワークの種類に応じて溶接ヘッドの
位置および台数を変更しなければならず、そのための処
理が煩雑となる不具合がある。さらに、溶接ヘッドが溶
接部位近傍に配置されるため、溶接時に生じるスパッタ
によって溶接ヘッドが汚れ、加工精度が低下する不具合
が生じてしまう。
ッドがワークに対して固定されているため、溶接部位に
スポット溶接を行うことはできても、連続溶接であるシ
ーム溶接を行うことは不可能である。また、前記溶接ヘ
ッドが各溶接部位毎に必要となるため、装置自体が高価
になるだけでなく、ワークの種類に応じて溶接ヘッドの
位置および台数を変更しなければならず、そのための処
理が煩雑となる不具合がある。さらに、溶接ヘッドが溶
接部位近傍に配置されるため、溶接時に生じるスパッタ
によって溶接ヘッドが汚れ、加工精度が低下する不具合
が生じてしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高精
度な溶接加工処理を極めて効率的に行うことができると
ともに、溶接工程に対する設備投資やスペースの確保等
を必要最少限のものとすることのできるレーザ溶接装置
を提供することにある。
度な溶接加工処理を極めて効率的に行うことができると
ともに、溶接工程に対する設備投資やスペースの確保等
を必要最少限のものとすることのできるレーザ溶接装置
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明では、溶接ステーションに搬入されたワー
クを位置決め機構によって基準位置に位置決めした後、
溶接ロボットを動作教示データに従って動作させること
により、スキャンヘッドをワークの複数の溶接部位を溶
接可能な位置まで移動させる。その後、前記溶接ロボッ
ト自体は固定させ、前記スキャンヘッドのみを走査させ
ることにより、レーザ出力部より出力されたレーザビー
ムを所望の複数の溶接部位に照射し、溶接作業を行う。
前記の複数の溶接部位に対する溶接作業が完了すると、
溶接ロボットを次の複数の溶接部位を溶接可能な位置ま
で移動させ、再び、前記と同様にしてスキャンヘッドを
走査させて溶接作業を行う。
めに、本発明では、溶接ステーションに搬入されたワー
クを位置決め機構によって基準位置に位置決めした後、
溶接ロボットを動作教示データに従って動作させること
により、スキャンヘッドをワークの複数の溶接部位を溶
接可能な位置まで移動させる。その後、前記溶接ロボッ
ト自体は固定させ、前記スキャンヘッドのみを走査させ
ることにより、レーザ出力部より出力されたレーザビー
ムを所望の複数の溶接部位に照射し、溶接作業を行う。
前記の複数の溶接部位に対する溶接作業が完了すると、
溶接ロボットを次の複数の溶接部位を溶接可能な位置ま
で移動させ、再び、前記と同様にしてスキャンヘッドを
走査させて溶接作業を行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１および図２は、本実施形態の
レーザ溶接装置１０の側面構成図および正面構成図を示
す。
レーザ溶接装置１０の側面構成図および正面構成図を示
す。
【００１２】レーザ溶接装置１０は、所定の溶接ステー
ションに配置される２台の溶接ロボット１２、１４と、
前記溶接ロボット１２、１４に対してレーザビームＬを
供給するレーザ発振器１６と、前記溶接ステーションに
自動車車体（ボディ）であるワークＷを搬送する搬送機
構１８と、前記ワークＷの両側部に配置され、前記溶接
ステーションに搬送されたワークＷを基準位置に対して
位置決め固定する位置決め機構２０、２２とを備える。
なお、ワークＷは、複数のクランパ２４を有する搬送台
車２６に載置された状態で溶接ステーションに搬送され
る。
ションに配置される２台の溶接ロボット１２、１４と、
前記溶接ロボット１２、１４に対してレーザビームＬを
供給するレーザ発振器１６と、前記溶接ステーションに
自動車車体（ボディ）であるワークＷを搬送する搬送機
構１８と、前記ワークＷの両側部に配置され、前記溶接
ステーションに搬送されたワークＷを基準位置に対して
位置決め固定する位置決め機構２０、２２とを備える。
なお、ワークＷは、複数のクランパ２４を有する搬送台
車２６に載置された状態で溶接ステーションに搬送され
る。
【００１３】溶接ロボット１２、１４は、図３に示すよ
うに構成される。すなわち、溶接ステーションの上面部
に設けられた天板２８には、ガイドレール３０、３２が
配設されており、各ガイドレール３０、３２に対して第
１スライド部材３４、３６が係合する。この場合、溶接
ロボット１２を構成する第１スライド部材３４の端部に
は、シフトミラー３８を保持する筺体４０が設けられ、
溶接ロボット１４を構成する第１スライド部材３６の端
部には、反射ミラー４２を保持する筺体４４が設けられ
る（図１参照）。また、前記各第１スライド部材３４、
３６には、第２スライド部材４６、４８が係合する。第
１スライド部材３４、３６は、ガイドレール３０、３２
に沿って矢印Ｘ方向に移動し、第２スライド部材４６、
４８は、第１スライド部材３４、３６に沿って矢印Ｙ方
向に移動する。
うに構成される。すなわち、溶接ステーションの上面部
に設けられた天板２８には、ガイドレール３０、３２が
配設されており、各ガイドレール３０、３２に対して第
１スライド部材３４、３６が係合する。この場合、溶接
ロボット１２を構成する第１スライド部材３４の端部に
は、シフトミラー３８を保持する筺体４０が設けられ、
溶接ロボット１４を構成する第１スライド部材３６の端
部には、反射ミラー４２を保持する筺体４４が設けられ
る（図１参照）。また、前記各第１スライド部材３４、
３６には、第２スライド部材４６、４８が係合する。第
１スライド部材３４、３６は、ガイドレール３０、３２
に沿って矢印Ｘ方向に移動し、第２スライド部材４６、
４８は、第１スライド部材３４、３６に沿って矢印Ｙ方
向に移動する。
【００１４】第２スライド部材４６、４８には、軸受５
０、５２を介して矢印θ方向に回動する筺体５４、５６
が軸部材５１、５３によって軸支される。筺体５４、５
６の中には、反射ミラー５８、６０が保持される。筺体
５４、５６の下部には、第１円筒体６２、６４が固定さ
れており、前記第１円筒体６２、６４の下部には、第２
円筒体６６、６８が係合する。第１円筒体６２、６４と
第２円筒体６６、６８とは、ボールねじ７０、７２を介
して連結される。ボールねじ７０、７２は、一端部が第
１円筒体６２、６４の外周部に固定されたステッピング
モータ７４、７６に連結し、他端部が第２円筒体６６、
６８の外周部に固定されたナット部材７８、８０に螺合
する（図１参照）。第２円筒体６６、６８は、ステッピ
ングモータ７４、７６の回転に伴って矢印Ｚ方向に移動
する。
０、５２を介して矢印θ方向に回動する筺体５４、５６
が軸部材５１、５３によって軸支される。筺体５４、５
６の中には、反射ミラー５８、６０が保持される。筺体
５４、５６の下部には、第１円筒体６２、６４が固定さ
れており、前記第１円筒体６２、６４の下部には、第２
円筒体６６、６８が係合する。第１円筒体６２、６４と
第２円筒体６６、６８とは、ボールねじ７０、７２を介
して連結される。ボールねじ７０、７２は、一端部が第
１円筒体６２、６４の外周部に固定されたステッピング
モータ７４、７６に連結し、他端部が第２円筒体６６、
６８の外周部に固定されたナット部材７８、８０に螺合
する（図１参照）。第２円筒体６６、６８は、ステッピ
ングモータ７４、７６の回転に伴って矢印Ｚ方向に移動
する。
【００１５】第２円筒体６６、６８の下部には、図４に
示すように構成されるスキャンヘッド８２、８４が固定
される。スキャンヘッド８２、８４は、第２円筒体６
６、６８の下端部に固定される筺体８６と、前記筺体８
６に対して矢印α方向に旋回可能に連結される筺体８８
とを備える。筺体８６の中には、反射ミラー９０が保持
される。筺体８８に連結される筺体８６の端部外周部に
は、ウォームホイール９２および回転ガイド９３が固定
されている。このウォームホイール９２には、筺体８８
に固定されたブラケット９４により支持されたウォーム
９６が噛合する。なお、前記ウォーム９６は、ステッピ
ングモータ９８によって回転する。また、ブラケット９
４には、回転ガイド９３が係合する。
示すように構成されるスキャンヘッド８２、８４が固定
される。スキャンヘッド８２、８４は、第２円筒体６
６、６８の下端部に固定される筺体８６と、前記筺体８
６に対して矢印α方向に旋回可能に連結される筺体８８
とを備える。筺体８６の中には、反射ミラー９０が保持
される。筺体８８に連結される筺体８６の端部外周部に
は、ウォームホイール９２および回転ガイド９３が固定
されている。このウォームホイール９２には、筺体８８
に固定されたブラケット９４により支持されたウォーム
９６が噛合する。なお、前記ウォーム９６は、ステッピ
ングモータ９８によって回転する。また、ブラケット９
４には、回転ガイド９３が係合する。
【００１６】一方、筺体８８の中には、反射ミラー１０
０、１０２が保持される。また、前記反射ミラー１０２
によって反射されたレーザビームＬの光路上には、放物
面ミラー１０４と、２枚の反射ミラー１０６、１０８
と、楕円面ミラー１１０と、走査ミラー１１２と、走査
ミラー１１４とを備える。反射ミラー１０６、１０８
は、互いに所定の角度を維持して枠体１１６に保持され
ており、この枠体１１６に連結されるステッピングモー
タ１１８を介して矢印Ａ方向に進退自在である。走査ミ
ラー１１２、１１４は、図示しないサーボモータによっ
て矢印β、γ方向に偏向自在である。
０、１０２が保持される。また、前記反射ミラー１０２
によって反射されたレーザビームＬの光路上には、放物
面ミラー１０４と、２枚の反射ミラー１０６、１０８
と、楕円面ミラー１１０と、走査ミラー１１２と、走査
ミラー１１４とを備える。反射ミラー１０６、１０８
は、互いに所定の角度を維持して枠体１１６に保持され
ており、この枠体１１６に連結されるステッピングモー
タ１１８を介して矢印Ａ方向に進退自在である。走査ミ
ラー１１２、１１４は、図示しないサーボモータによっ
て矢印β、γ方向に偏向自在である。
【００１７】位置決め機構２０、２２は、溶接ステーシ
ョンにおける搬送機構１８の両側部に配置されており、
基台１２０、１２２に沿って矢印Ｙ方向に移動するコラ
ム１２４、１２６と、各コラム１２４、１２６に装着さ
れ、ワークＷを位置決め固定する複数のクランパ１２
５、１２７とを備える。
ョンにおける搬送機構１８の両側部に配置されており、
基台１２０、１２２に沿って矢印Ｙ方向に移動するコラ
ム１２４、１２６と、各コラム１２４、１２６に装着さ
れ、ワークＷを位置決め固定する複数のクランパ１２
５、１２７とを備える。
【００１８】溶接ステーションには、さらに、図５およ
び図６に示す構造からなる複数のクランパ機構１２８が
設けられる。このクランパ機構１２８は、溶接対象であ
る２枚のワークＷを支持するワーク受け治具１３０と、
前記ワーク受け治具１３０と共同してワークＷを挟持す
るクランパ１３２とを備える。クランパ１３２は、Ｌ字
状に折曲する部分がワーク受け治具１３０に固定された
ブラケット１３４に軸支されるとともに、端部には、ワ
ーク受け治具１３０に軸支されたシリンダ１３６のロッ
ド１３８が軸着する。また、クランパ１３２には、図６
に示すように、上部および両側部に開口するガス通路１
４０が形成されており、このガス通路１４０には、上部
に連結されたチューブ１４２を介してＡｒガス等の不活
性ガスが導入される。
び図６に示す構造からなる複数のクランパ機構１２８が
設けられる。このクランパ機構１２８は、溶接対象であ
る２枚のワークＷを支持するワーク受け治具１３０と、
前記ワーク受け治具１３０と共同してワークＷを挟持す
るクランパ１３２とを備える。クランパ１３２は、Ｌ字
状に折曲する部分がワーク受け治具１３０に固定された
ブラケット１３４に軸支されるとともに、端部には、ワ
ーク受け治具１３０に軸支されたシリンダ１３６のロッ
ド１３８が軸着する。また、クランパ１３２には、図６
に示すように、上部および両側部に開口するガス通路１
４０が形成されており、このガス通路１４０には、上部
に連結されたチューブ１４２を介してＡｒガス等の不活
性ガスが導入される。
【００１９】本実施形態のレーザ溶接装置１０は、基本
的には以上のように構成されるものであり、次に、その
動作について説明する。
的には以上のように構成されるものであり、次に、その
動作について説明する。
【００２０】先ず、複数のクランパ２４によって搬送台
車２６に固定されたワークＷは、搬送機構１８によって
溶接ステーションに搬入される。次いで、前記溶接ステ
ーションに搬入されたワークＷに対して、両側部に配設
された位置決め機構２０、２２が基台１２０、１２２に
沿って矢印Ｙ方向に近接移動することで、コラム１２
４、１２６に装着された複数のクランパ１２５、１２７
がワークＷの所定部位をクランプし、これによってワー
クＷが基準位置に対して位置決め固定される。ワークＷ
が位置決め固定された後、溶接部位近傍が図５に示すク
ランパ機構１２８によって保持される。すなわち、例え
ば、外板部材および内板部材からなる２枚のワークＷ
は、溶接部位近傍がワーク受け治具１３０によって支持
され、シリンダ１３６の駆動作用下にロッド１３８を介
してクランパ１３２が回動変位することで挟持固定され
る。
車２６に固定されたワークＷは、搬送機構１８によって
溶接ステーションに搬入される。次いで、前記溶接ステ
ーションに搬入されたワークＷに対して、両側部に配設
された位置決め機構２０、２２が基台１２０、１２２に
沿って矢印Ｙ方向に近接移動することで、コラム１２
４、１２６に装着された複数のクランパ１２５、１２７
がワークＷの所定部位をクランプし、これによってワー
クＷが基準位置に対して位置決め固定される。ワークＷ
が位置決め固定された後、溶接部位近傍が図５に示すク
ランパ機構１２８によって保持される。すなわち、例え
ば、外板部材および内板部材からなる２枚のワークＷ
は、溶接部位近傍がワーク受け治具１３０によって支持
され、シリンダ１３６の駆動作用下にロッド１３８を介
してクランパ１３２が回動変位することで挟持固定され
る。
【００２１】次に、溶接ステーションの所定位置に前記
のようにしてワークＷが位置決め固定された後、溶接ロ
ボット１２、１４が動作教示データに従って所定位置ま
で移動し、ワークＷに対する溶接作業が開始される。
のようにしてワークＷが位置決め固定された後、溶接ロ
ボット１２、１４が動作教示データに従って所定位置ま
で移動し、ワークＷに対する溶接作業が開始される。
【００２２】すなわち、各溶接ロボット１２、１４は、
スキャンヘッド８２、８４をワークＷの開口部、例え
ば、フロントウインドウ開口部およびリアウインドウ開
口部よりワークＷの内部に挿入させる。この場合、第１
スライド部材３４、３６がガイドレール３０、３２に沿
って矢印Ｘ方向に移動し、第２スライド部材４６、４８
が前記第１スライド部材３４、３６に沿って矢印Ｙ方向
に移動する。また、スキャンヘッド８２、８４がそれを
支持する筺体５４、５６、第１円筒体６２、６４、第２
円筒体６６、６８とともに軸部材５１、５３を中心とし
て矢印θ方向に回動する。さらに、レーザビームＬをワ
ークＷの所定の溶接部位に照射すべく、ステッピングモ
ータ７４、７６によってナット部材７８、８０に螺合す
るボールねじ７０、７２が回転し、第２円筒体６６、６
８が第１円筒体６２、６４に対して矢印Ｚ方向に変位し
ながらスキャンヘッド８２、８４に設けられたステッピ
ッグモータ９８が駆動され、ウォームホイール９２に噛
合するウォーム９６が回転することにより、筐体８８が
矢印α方向に回動する。この結果、スキャンヘッド８
２、８４は、ワークＷの内部の所定の位置に位置決めさ
れ、溶接準備完了となる。レーザ発振器１６より出力さ
れたレーザビームＬは、溶接ロボット１２を構成する第
１スライド部材３４の端部に設けられた筺体４０に保持
されたシフトミラー３８によって反射され、孔部５５を
介して筺体５４内の反射ミラー５８に導かれる。反射ミ
ラー５８によって反射されたレーザビームＬは、第１円
筒体６２および第２円筒体６６を介してスキャンヘッド
８２内に導かれる。スキャンヘッド８２内に導かれた前
記レーザビームＬは、反射ミラー９０、１００、１０２
を介して放物面ミラー１０４により反射集光された後、
反射ミラー１０６、１０８を介して楕円面ミラー１１０
に導かれる。次いで、レーザビームＬは、前記楕円面ミ
ラー１１０によって集光されつつ走査ミラー１１２、１
１４のβ、γ方向への回動制御とビームスポットの焦点
位置合わせのための反射ミラー１０６、１０８のＡ方向
への移動制御を同時に行いながら、予めティーチングさ
れた複数の溶接点の溶接を完了させる。次に、前記レー
ザビームＬは、前記シフトミラー３８をレーザ光軸から
退避させることにより溶接ロボット１４を構成する第１
スライド部材３６の端部に設けられた筐体４４に保持さ
れた反射ミラー４２によって反射され、孔部５７を介し
て筐体５６内の反射ミラー６０に導かれ、以下、前述の
ようにスキャンヘッド８４を走査し、一連の溶接動作を
実施する。
スキャンヘッド８２、８４をワークＷの開口部、例え
ば、フロントウインドウ開口部およびリアウインドウ開
口部よりワークＷの内部に挿入させる。この場合、第１
スライド部材３４、３６がガイドレール３０、３２に沿
って矢印Ｘ方向に移動し、第２スライド部材４６、４８
が前記第１スライド部材３４、３６に沿って矢印Ｙ方向
に移動する。また、スキャンヘッド８２、８４がそれを
支持する筺体５４、５６、第１円筒体６２、６４、第２
円筒体６６、６８とともに軸部材５１、５３を中心とし
て矢印θ方向に回動する。さらに、レーザビームＬをワ
ークＷの所定の溶接部位に照射すべく、ステッピングモ
ータ７４、７６によってナット部材７８、８０に螺合す
るボールねじ７０、７２が回転し、第２円筒体６６、６
８が第１円筒体６２、６４に対して矢印Ｚ方向に変位し
ながらスキャンヘッド８２、８４に設けられたステッピ
ッグモータ９８が駆動され、ウォームホイール９２に噛
合するウォーム９６が回転することにより、筐体８８が
矢印α方向に回動する。この結果、スキャンヘッド８
２、８４は、ワークＷの内部の所定の位置に位置決めさ
れ、溶接準備完了となる。レーザ発振器１６より出力さ
れたレーザビームＬは、溶接ロボット１２を構成する第
１スライド部材３４の端部に設けられた筺体４０に保持
されたシフトミラー３８によって反射され、孔部５５を
介して筺体５４内の反射ミラー５８に導かれる。反射ミ
ラー５８によって反射されたレーザビームＬは、第１円
筒体６２および第２円筒体６６を介してスキャンヘッド
８２内に導かれる。スキャンヘッド８２内に導かれた前
記レーザビームＬは、反射ミラー９０、１００、１０２
を介して放物面ミラー１０４により反射集光された後、
反射ミラー１０６、１０８を介して楕円面ミラー１１０
に導かれる。次いで、レーザビームＬは、前記楕円面ミ
ラー１１０によって集光されつつ走査ミラー１１２、１
１４のβ、γ方向への回動制御とビームスポットの焦点
位置合わせのための反射ミラー１０６、１０８のＡ方向
への移動制御を同時に行いながら、予めティーチングさ
れた複数の溶接点の溶接を完了させる。次に、前記レー
ザビームＬは、前記シフトミラー３８をレーザ光軸から
退避させることにより溶接ロボット１４を構成する第１
スライド部材３６の端部に設けられた筐体４４に保持さ
れた反射ミラー４２によって反射され、孔部５７を介し
て筐体５６内の反射ミラー６０に導かれ、以下、前述の
ようにスキャンヘッド８４を走査し、一連の溶接動作を
実施する。
【００２３】ここで、溶接部位であるワークＷのＰ点の
近傍は、図５および図６に示すように、クランパ機構１
２８によってクランプされており、クランパ１３２に設
けられたガス通路１４０を介して前記Ｐ点にＡｒガス等
の不活性ガスが供給されている。従って、溶接部位は、
前記不活性ガスによって酸化が阻止された状態で好適に
溶接されることになる。なお、スキャンヘッド８２、８
４に収納された走査ミラー１１２、１１４の回動制御と
反射ミラー１０６、１０８の移動制御を同時に行いなが
ら溶接作業を行うことにより、スポット溶接だけではな
く、連続溶接であるシーム溶接として丸、四角等の各種
パターン形状の溶接を行うことができる。１つの溶接部
位に対する溶接作業が完了すると、スキャンヘッド８
２、８４を次の溶接部位に移動させるべくＸ、Ｙ、θ、
Ｚ、α軸を制御し、再度、β、γ、Ａ軸をティーチング
データによって制御しながら該溶接部位の溶接点の溶接
を完了させる。この場合、スキャンヘッド８２、８４の
全体を移動させる必要がないため、該当する溶接部位の
複数の溶接点の溶接作業を極めて効率的に行うことがで
きる。
近傍は、図５および図６に示すように、クランパ機構１
２８によってクランプされており、クランパ１３２に設
けられたガス通路１４０を介して前記Ｐ点にＡｒガス等
の不活性ガスが供給されている。従って、溶接部位は、
前記不活性ガスによって酸化が阻止された状態で好適に
溶接されることになる。なお、スキャンヘッド８２、８
４に収納された走査ミラー１１２、１１４の回動制御と
反射ミラー１０６、１０８の移動制御を同時に行いなが
ら溶接作業を行うことにより、スポット溶接だけではな
く、連続溶接であるシーム溶接として丸、四角等の各種
パターン形状の溶接を行うことができる。１つの溶接部
位に対する溶接作業が完了すると、スキャンヘッド８
２、８４を次の溶接部位に移動させるべくＸ、Ｙ、θ、
Ｚ、α軸を制御し、再度、β、γ、Ａ軸をティーチング
データによって制御しながら該溶接部位の溶接点の溶接
を完了させる。この場合、スキャンヘッド８２、８４の
全体を移動させる必要がないため、該当する溶接部位の
複数の溶接点の溶接作業を極めて効率的に行うことがで
きる。
【００２４】なお、これらの溶接作業において、光学系
を含むスキャンヘッド８２、８４は、溶接部位から十分
に離れた位置に配設して溶接作業を行うことができるた
め、溶接によって発生するスパッタの影響を受けること
なく、良好な状態で溶接作業を遂行することができる。
しかも、レーザビームＬを用いた溶接であるため、抵抗
スポット溶接のように、溶接チップの張り付きといった
事態が生じることがなく、また、ドレッシング等のメン
テナンスを行う必要もない。従って、極めて効率的に溶
接作業を行うことができる。
を含むスキャンヘッド８２、８４は、溶接部位から十分
に離れた位置に配設して溶接作業を行うことができるた
め、溶接によって発生するスパッタの影響を受けること
なく、良好な状態で溶接作業を遂行することができる。
しかも、レーザビームＬを用いた溶接であるため、抵抗
スポット溶接のように、溶接チップの張り付きといった
事態が生じることがなく、また、ドレッシング等のメン
テナンスを行う必要もない。従って、極めて効率的に溶
接作業を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、溶接ス
テーションに搬送されたワークを位置決め機構により基
準位置に対して位置決め固定しているため、溶接ロボッ
トによる溶接作業を高精度に遂行させることができる。
また、スキャンヘッド全体は動かさないでスキャンヘッ
ド内に組み込まれた走査ミラーおよび焦点調整ミラーの
みを制御するだけで約８００ｍｍ×８００ｍｍの溶接範
囲を極めて効率的に溶接することができる。なお、レー
ザビームを用いた溶接であるため、チップの張り付きや
磨耗といった抵抗溶接における不具合は一切生じない。
さらに、一台の溶接ロボットにより複数の溶接部位の溶
接作業を行うことができるため、溶接工程に投入される
溶接ロボットを必要最少限のものとすることができる。
これにより、設備投資および溶接工程が占有するスペー
スの低減を実現することができるとともに、溶接ロボッ
トに対する動作教示の手間も削減されることになる。さ
らにまた、スキャンヘッドを光偏向光学系および集光光
学系により構成することで、ワークの溶接部位から十分
に離間した地点よりレーザビームを照射することがで
き、これによって、スパッタの影響を回避することが可
能となる。
テーションに搬送されたワークを位置決め機構により基
準位置に対して位置決め固定しているため、溶接ロボッ
トによる溶接作業を高精度に遂行させることができる。
また、スキャンヘッド全体は動かさないでスキャンヘッ
ド内に組み込まれた走査ミラーおよび焦点調整ミラーの
みを制御するだけで約８００ｍｍ×８００ｍｍの溶接範
囲を極めて効率的に溶接することができる。なお、レー
ザビームを用いた溶接であるため、チップの張り付きや
磨耗といった抵抗溶接における不具合は一切生じない。
さらに、一台の溶接ロボットにより複数の溶接部位の溶
接作業を行うことができるため、溶接工程に投入される
溶接ロボットを必要最少限のものとすることができる。
これにより、設備投資および溶接工程が占有するスペー
スの低減を実現することができるとともに、溶接ロボッ
トに対する動作教示の手間も削減されることになる。さ
らにまた、スキャンヘッドを光偏向光学系および集光光
学系により構成することで、ワークの溶接部位から十分
に離間した地点よりレーザビームを照射することがで
き、これによって、スパッタの影響を回避することが可
能となる。
【図１】本実施形態のレーザ溶接装置の側面構成図であ
る。
る。
【図２】本実施形態のレーザ溶接装置の正面構成図であ
る。
る。
【図３】溶接ロボットの構成説明図である。
【図４】溶接ロボットに装着されたスキャンヘッドの構
成説明図である。
成説明図である。
【図５】クランパ機構の構成図である。
【図６】クランパ機構およびその近傍における溶接部位
の溶接作業の説明図である。
の溶接作業の説明図である。
１０…レーザ溶接装置 １２、１４…溶
接ロボット １６…レーザ発振器 １８…搬送機構 ２０、２２…位置決め機構 ２６…搬送台車 ８２、８４…スキャンヘッド １２８…クラン
パ機構 Ｗ…ワーク
接ロボット １６…レーザ発振器 １８…搬送機構 ２０、２２…位置決め機構 ２６…搬送台車 ８２、８４…スキャンヘッド １２８…クラン
パ機構 Ｗ…ワーク
Claims (3)
- 【請求項１】溶接ステーションに搬入されたワークを基
準位置に対して位置決め固定する位置決め機構と、 前記ワークの溶接部位に対して照射されるレーザビーム
を出力するレーザ出力部と、 前記レーザビームを複数の前記溶接部位に導くスキャン
ヘッドを有し、前記スキャンヘッドを動作教示データに
従って前記複数の溶接部位を溶接可能な位置に移動させ
る溶接ロボットと、 を備え、前記スキャンヘッドのみを走査させることで前
記複数の溶接部位に対する溶接作業を行うことを特徴と
するレーザ溶接装置。 - 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記スキャンヘッドは、前記レーザビームを所定の溶接
部位に導く光偏向光学系と、前記レーザビームを前記所
定の溶接部位に対して集光させる集光光学系とを備える
ことを特徴とするレーザ溶接装置。 - 【請求項３】請求項１記載の装置において、 前記溶接ステーションには、ワークの溶接部位近傍を挟
持するクランプ機構が配設され、前記クランプ機構は、
前記溶接部位に対して不活性ガスを供給するガス供給手
段を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8345527A JPH10180472A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | レーザ溶接装置 |
| US08/992,574 US6153853A (en) | 1996-12-25 | 1997-12-17 | Laser beam welding apparatus |
| CA002225265A CA2225265C (en) | 1996-12-25 | 1997-12-19 | Laser beam welding apparatus |
| GB9824685A GB2326835B (en) | 1996-12-25 | 1997-12-24 | Laser beam welding apparatus |
| GB9727260A GB2320698B (en) | 1996-12-25 | 1997-12-24 | Laser beam welding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8345527A JPH10180472A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | レーザ溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10180472A true JPH10180472A (ja) | 1998-07-07 |
Family
ID=18377195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8345527A Pending JPH10180472A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | レーザ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10180472A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005035178A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | レーザ加工機 |
| JP2006167759A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接の制御装置および制御方法 |
| CN103624467A (zh) * | 2012-08-28 | 2014-03-12 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种大型工件的焊接夹具 |
| CN103706984A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-09 | 唐山轨道客车有限责任公司 | 轨道车辆侧墙焊接工艺装备系统 |
| EP3263273A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-03 | Rolls-Royce plc | Laser welding |
| RU2664583C2 (ru) * | 2015-12-24 | 2018-08-21 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Лазерный сварочный аппарат |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP8345527A patent/JPH10180472A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005035178A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | レーザ加工機 |
| JP2006167759A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接の制御装置および制御方法 |
| US8168918B2 (en) | 2004-12-16 | 2012-05-01 | Nissan Motor Co., Ltd. | Laser welding system and laser welding control method |
| CN103624467A (zh) * | 2012-08-28 | 2014-03-12 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种大型工件的焊接夹具 |
| CN103706984A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-09 | 唐山轨道客车有限责任公司 | 轨道车辆侧墙焊接工艺装备系统 |
| CN103706984B (zh) * | 2013-12-16 | 2015-11-25 | 唐山轨道客车有限责任公司 | 轨道车辆侧墙焊接工艺装备系统 |
| RU2664583C2 (ru) * | 2015-12-24 | 2018-08-21 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Лазерный сварочный аппарат |
| EP3263273A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-03 | Rolls-Royce plc | Laser welding |
| US10792763B2 (en) | 2016-06-28 | 2020-10-06 | Rolls-Royce Plc | Laser welding |
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