JPH11320153A

JPH11320153A - レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法

Info

Publication number: JPH11320153A
Application number: JP10129014A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Hasegawa; 隆久長谷川; Takuma Nakamura; 卓磨中村; Kiyokazu Mori; 清和森; Hiroshi Tarui; 大志樽井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JP3596286B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２枚の板材の重ね合わせ部の幅がより狭いも
のであっても、レーザ溶接を容易に行えるようにする。【解決手段】自動車におけるルーフパネル１およびサ
イドパネル３の各端部相互の重ね合わせ部５を押圧し
て、両パネル１，３相互間の隙間を矯正しつつ溶接線に
沿って回転しながら移動するローラ９の側方の加工点Ｐ
に、加工ヘッド１３からレーザビーム１１を照射して仮
止め溶接を行う。仮止め溶接後、ローラ９が設けられた
移動体３９を加工ヘッド１３が固定されたヘッド本体１
５側の支持ブラケット２５に対し、溶接線に対し所定角
度ずれた方向に移動させて、加工点Ｐをローラ９の移動
方向後方側に位置させ、この状態でヘッド本体１５を、
ローラ９および加工ヘッド１３とともに溶接線に沿って
移動させて溶接作業を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば２枚の板
材の端部相互を重ね合わせて溶接接合する際に、重ね合
わせた板材に対し、ローラを押圧しつつ溶接線に沿って
回転移動させながら、前記ローラによる押圧部付近の加
工点に向けてレーザビームを照射するレーザ溶接装置お
よびレーザ溶接方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、２枚の板
材の重ね合わせ部の幅がより狭いものであっても、レー
ザ溶接を可能とすることを目的としている。

【０００３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、加工点に向けてレーザビームを
照射する加工ヘッドと、前記加工点付近のワークを押圧
しつつ溶接線に沿って回転しながら前記加工ヘッドとと
もに移動するローラとを備えたレーザ溶接装置におい
て、前記加工ヘッドをヘッド本体に固定する一方、前記
ローラを移動体に装着し、この移動体を、前記溶接線に
対し所定角度ずれた方向に前記ヘッド本体に対して移動
可能に設けた構成としてある。

【０００４】このような構成のレーザ溶接装置によれ
ば、加工点がローラの側方に位置する状態でレーザビー
ムを照射して仮止め溶接を行い、その後移動体をローラ
の移動方向前方へ溶接線と所定角度ずれた方向へ移動さ
せることで、加工点がローラの後方に位置し、これによ
りその後のレーザビームによる溶接作業は、ローラの移
動軌跡をならうことになる。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、移動体は、ヘッド本体に対し、ローラの側方
に加工点が位置する溶接開始位置と、ローラの移動方向
後方側に加工点が位置する継続溶接位置との間を移動可
能に設けられている。

【０００６】上記構成によれば、移動体が溶接開始位置
にあるとき、加工点はローラの側方にあり、この状態で
仮止め溶接を行い、移動体が継続溶接位置にあるとき、
加工点はローラの後方にあり、この状態で仮止め溶接後
の溶接を継続して行う。

【０００７】請求項３の発明は、請求項２の発明の構成
において、レーザビームは、溶接開始位置にあるローラ
に対し加工点側の側方から傾斜した状態で照射され、前
記ローラの加工点側の側面は、前記傾斜したレーザビー
ムとほぼ平行となるよう傾斜面に形成されている。

【０００８】上記構成によれば、レーザビームをローラ
の傾斜面に沿って照射することで、加工点を、ローラに
よるワークへの押圧部のより近接した位置に設定可能と
なる。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１または２の発
明の構成において、移動体に、ワークへのローラの押圧
方向が回転中心軸線となる回転軸を回転可能に設け、こ
の回転軸の先端側に前記ローラを回転可能に設けた。

【００１０】上記構成によれば、ローラは、移動体の移
動時に、ワークを押圧した状態でその移動方向に向けて
回転移動可能なように、回転軸を中心として回転し、移
動体の移動に追従しやすいものとなる。

【００１１】請求項５の発明は、ワークを押圧しつつ溶
接線に沿って回転しながら移動するローラの側方の加工
点に、前記ローラの移動停止状態で加工ヘッドからレー
ザビームを照射して仮止め溶接を行い、その後前記ロー
ラが装着された移動体を前記加工ヘッドが固定されたヘ
ッド本体に対して溶接線に対し所定角度ずれた方向に移
動させて、前記加工点を前記ローラの移動方向後方側に
位置させ、この状態で前記ヘッド本体をローラおよび加
工ヘッドとともに溶接線に沿って移動させて溶接作業を
行う。

【００１２】上記溶接方法によれば、加工点がローラの
側方に位置する仮止め溶接から、移動体を移動させて、
加工点をローラの移動方向後方側とすることで、例えば
２枚の板材の端部相互を重ね合わせて溶接接合を行う重
ね合わせ部の幅が狭いワークに対し、レーザ溶接が容易
となる。

【００１３】請求項６の発明は、加工点に向けてレーザ
ビームを照射する加工ヘッドと、前記加工点付近のワー
クを押圧しつつ溶接線に沿って回転しながら前記加工ヘ
ッドとともに移動するローラとを備えたレーザ溶接装置
において、前記加工点は前記ローラによるワークへの押
圧部の直下に位置し、前記ローラは、側面から加工点に
対向する押圧部にわたり前記レーザビームが貫通する貫
通孔を備えている。

【００１４】上記構成によれば、レーザビームは、ロー
ラの貫通孔を通ってワークへの押圧部の直下の加工点に
照射される。

【００１５】請求項７の発明は、請求項６の発明の構成
において、ローラの回転角度を検出する角度検出手段を
設け、この角度検出手段が、前記ローラの貫通孔が加工
点に整合している状態を検出しているとき、レーザビー
ムを照射する。

【００１６】上記構成によれば、角度検出手段が、ロー
ラの貫通孔が加工点に整合する状態を検出していると
き、レーザビームが貫通孔を通して加工点に照射され
る。

【００１７】請求項８の発明は、請求項６または７の発
明の構成において、貫通孔の加工点に対向する開口部の
円周方向両端相互間の角度αと、前記貫通孔が設けられ
ていない部位の円周方向の角度βとの関係は、α／β＝
０．４である。

【００１８】上記構成によれば、非溶接部の溶接線に沿
う長さを例えば５０mmとすると、溶接部の溶接長さを２
０mmに設定すれば、スポット溶接と同等以上の強度が得
られ、このような非溶接部と溶接部との関係は、α／β
＝０．４、すなわち、α：β０＝２：５とすることで達
成される。

【００１９】請求項９の発明は、請求項６の発明の構成
において、ローラは、ヘッド本体側に固定された回転支
持軸に対して回転可能に設けられ、この回転支持軸内
に、ローラ外部のアシストガス供給源と、加工点に向け
て開口している貫通孔とを連通するガス連絡通路を設け
てある。

【００２０】上記構成によれば、アシストガス供給源か
ら回転支持軸内のガス連絡通路にアシストガスを供給す
ることで、このアシストガスは、レーザビームが照射さ
れている加工点に向けて貫通孔を通って吹き付けられ
る。

【００２１】請求項１０の発明は、請求項６の発明の構
成において、加工点に向けて照射されるレーザビーム
は、２系統設けられ、これら２系統のレーザビームにそ
れぞれ対応する貫通孔は、側面の開口部が半径方向につ
いて相互にずれ、円周方向については相互に連続した状
態で設けられている。

【００２２】上記構成によれば、一方のレーザビーム
が、対応する貫通孔を通して加工点に向けて照射され、
この状態からローラが回転して他方のレーザビームが、
これに対応する貫通孔を通して加工点に向けて照射され
る。

【００２３】請求項１１の発明は、請求項１０の発明の
構成において、ローラの回転角度を検出する角度検出手
段を設け、この角度検出手段が、いずれかの貫通孔が加
工点に整合している状態を検出したとき、その貫通孔に
対応するレーザビームを照射する。

【００２４】上記構成によれば、角度検出手段が、ロー
ラの一方の貫通孔が加工点に整合する状態を検出してい
るとき、これに対応する一方のレーザビームがこの貫通
孔を通して加工点に照射され、同様にして他方の貫通孔
が加工点に整合する状態を検出しているとき、これに対
応する他方のレーザビームがこの貫通孔を通して加工点
に照射される。

【００２５】請求項１２の発明は、ローラを、ワークに
対して押圧しつつ溶接線に沿って回転させながら移動さ
せ、前記ローラのワークへの押圧部と側面とを貫通する
貫通孔を通してレーザビームを照射して溶接作業を行
う。

【００２６】上記溶接方法によれば、レーザビームは、
ローラに設けた貫通孔を通ってローラによる押圧部に対
応する位置にある加工点に向けて照射されるので、例え
ば２枚の板材の端部相互を重ね合わせて溶接接合を行う
重ね合わせ部の幅が狭いワークに対し、レーザ溶接が容
易となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１の発
明によれば、加工点がローラの側方に位置する状態でレ
ーザビームを照射して仮止め溶接を行った状態から、移
動体をローラの移動方向前方へ、溶接線と所定角度ずれ
た方向へ移動させて、加工点をローラの後方に位置させ
ることで、レーザビームによる溶接位置が、ローラの移
動軌跡をならうことになり、これにより２枚の板材の重
ね合わせ部の幅が狭いワークに対する溶接が容易とな
る。

【００２８】請求項２の発明によれば、移動体が溶接開
始位置にある状態での仮止め溶接から、移動体を継続溶
接位置に移動させることで、加工点はローラの移動方向
後方側に位置することになるので、重ね合わせ部の幅が
狭いワークに対する溶接が容易となる。

【００２９】請求項３の発明によれば、レーザビームは
ローラの傾斜面に沿って照射できるので、加工点を、ロ
ーラによるワークへの押圧部のより近接した位置に設定
でき、加工点がローラの側方に位置する仮止め溶接を行
う際においての重ね合わせ部の幅が狭いワークに対して
溶接が容易となる。

【００３０】請求項４の発明によれば、ローラは、移動
体の移動時に、ワークを押圧した状態でその移動方向に
向けて回転移動可能となるよう、回転軸を中心として回
転するので、移動体の移動に対する追従動作が容易とな
る。

【００３１】請求項５の発明によれば、加工点がローラ
の側方に位置する仮止め溶接から、移動体を移動させる
ことで、加工点をローラの移動方向後方側に設定できる
ので、重ね合わせ部の幅が狭いワークに対する溶接が容
易となる。

【００３２】請求項６の発明によれば、レーザビーム
は、ローラの貫通孔を通ってワークへの押圧部の直下に
照射されるので、重ね合わせ部での幅が狭いワークに対
して溶接が容易となる。

【００３３】請求項７の発明によれば、ローラの貫通孔
が加工点に整合する状態を、角度検出手段が検出するの
で、レーザビームの貫通孔を通しての加工点への照射を
確実に行うことができる。

【００３４】請求項８の発明によれば、貫通孔の加工点
に対向する開口部の円周方向両端相互間の角度αと、貫
通孔が設けられていない部位の円周方向の角度βとの関
係を、α／β＝０．４としたため、スポット溶接と同等
以上の強度を得ることができる。

【００３５】請求項９の発明によれば、ローラを回転可
能に支持する回転支持軸内に、アシストガスが通過する
ガス連絡通路を設けたため、装置全体のコンパクト化に
寄与することができる。

【００３６】請求項１０の発明によれば、一方のレーザ
ビームが、対応する貫通孔を通して加工点に向けて照射
され、この状態からローラが回転して他方のレーザビー
ムが、これに対応する貫通孔を通して加工点に向けて照
射されるので、貫通孔を通しての溶接作業を連続して行
うことができる。

【００３７】請求項１１の発明によれば、角度検出手段
が、いずれかの貫通孔が加工点に整合している状態を検
出したとき、これに対応するレーザビームを照射するよ
うにしたため、貫通孔を通してのレーザビームの照射を
連続して確実に行うことができる。

【００３８】請求項１２の発明によれば、レーザビーム
は、ローラに設けた貫通孔を通ってローラによる押圧部
に対応する位置にある加工点に向けて照射されるので、
重ね合わせ部の幅が狭いワーク対して溶接が容易なもの
となる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００４０】図１は、この発明の第１の実施の形態を示
すレーザ溶接装置の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面
図、図３は図１のレーザ溶接装置の全体構成を示す斜視
図である。このレーザ溶接装置は、自動車におけるルー
フパネル１の車幅方向の端部とサイドパネル３の上端部
との重ね合わせ部５に対してレーザ溶接を行い、これら
ワークを構成する両パネル１，３相互を溶接接合するも
のであり、この重ね合わせ部５には、図示しない例えば
ルーフモールを嵌め込む溝７が形成されている。この溝
７内にてローラ９が、重ね合わせ部５を押圧して両パネ
ル１，３相互の隙間を矯正しつつ図１中で左方向に向け
て回転移動し、レーザビーム１１が溝７内の所定の加工
点Ｐに向けて照射されて溶接作業がなされる。

【００４１】レーザビーム１１を照射する加工ヘッド１
３は、ヘッド本体１５側に固定され、ヘッド本体１５は
ロボットアーム１７の先端に取り付けられている。ヘッ
ド本体１５は、ロボットアーム１７が連結具１８を介し
て取り付けられるベース板１９を備え、ベース板１９の
上端には上板２１が固定されるとともに、連結具１８と
反対側の面には、ガイド部材２３を介して上下方向に移
動可能な支持ブラケット２５が設けられている。

【００４２】支持ブラケット２５は、ガイド部材２３に
直接取り付けられる側板２７と、側板２７の下端にてガ
イド部材２３と反対側の面に固定される底板２９と、底
板２９の側板２７と反対側の端部に設けられるヘッド支
持部材３１とから構成されている。このヘッド支持部材
３１に加工ヘッド１３が固定されている。

【００４３】上板１５の下面には、加圧シリンダ３３が
装着され、加圧シリンダ３３のピストンロッド３５の先
端は、支持ブラケット２５の底板２９に固定されてい
る。すなわち、加圧シリンダ３３の作動によるピストン
ロッド３５の下方への移動により、支持ブラケット２５
が下方へ押圧される。

【００４４】支持ブラケット２５の底板２９の下面に
は、一対のガイド部３７を介して移動体３９が移動可能
に設けられている。この移動体３９は、その周辺の簡略
化した平面図である図４（ａ）に示すように、溶接線Ｌ
に対し、図４（ａ）中で矢印Ｂで示す溶接方向に対し、
その溶接方向に向かって左側に所定角度θだけずれた矢
印Ｃで示す方向に移動可能である。移動体３９の図２中
で左側面には、ラック３９ａが形成され、このラック３
９ａにはピニオン４１が噛合しており、ピニオン４１
は、支持ブラケット２５の側板２７に固定されたアクチ
ュエータ４３の駆動軸４５に連結されている。

【００４５】すなわち、移動体３９は、アクチュエータ
４３の駆動により移動するもので、、図１および図２に
示すように、レーザビーム１１が、ローラ９の側方（回
転中心の側方）に位置する加工点Ｐに対して照射される
仮止め溶接を行う溶接開始位置と、図５に示すように、
レーザビーム１１が、ローラ９の回転中心より右側（ロ
ーラ９の移動方向後方側）でかつローラ９の移動軌跡上
に位置する加工点Ｐに対して照射される継続溶接位置と
の間を移動可能である。

【００４６】移動体３９の、図１中で左右方向のほぼ中
央位置には、ローラ９のワークに対する押圧方向が回転
中心軸線となる回転軸４７がベアリング４９を介して回
転可能に設けられている。回転軸４７の下端には、図１
に示すように、上端がローラ９の移動方向前方側に位置
するよう傾斜しているローラ支持部材５１の上端が固定
されている。ローラ支持部材５１の下端の側部には、ロ
ーラ９を回転可能に支持する回転支持軸５３が設けられ
ている。

【００４７】加工ヘッド１３は、図２に示すように、ヘ
ッド支持部材３１に対し、レーザビーム１１が溶接開始
位置にあるローラ９に対して加工点Ｐ側の側方から傾斜
した状態で照射されるよう傾斜して取り付けられてお
り、この傾斜して進行するレーザビーム１１に対応して
ローラ９の加工点Ｐ側の側面は、傾斜面９ａに形成され
ている。

【００４８】ヘッド支持部材３１の図１中で右側の下面
には、第１支持アーム５５が下方に向けて取り付けら
れ、第１支持アーム５５の下端には第２支持アーム５７
が傾斜した状態で取り付けられている。第２支持アーム
５７の上下両端には、加工点Ｐから発生するプラズマの
強度を監視して溶接状態を管理する品質保証装置に用い
る光センサ５９が装着されるとともに、中央には加工点
Ｐの酸化防止のための不活性ガスであるアシストガスを
吐出するアシストガスノズル６１が装着されている。

【００４９】次に、作用を説明する。ロボットアーム１
７を作動させてヘッド本体１５を、ローラ９が、ルーフ
パネル１とサイドパネル３との重ね合わせ部５の溝７内
に入り込むよう移動させる。このときローラ９は、溝７
内のワーク表面に近接した位置にあるものとする。この
状態で、加圧シリンダ３３を、支持ブラケット２５が下
方に移動するよう作動させ、これによりローラ９は重ね
合わせ部５に対して所定の圧力で加圧することになり、
各パネル１，３の端部相互が密着して隙間が矯正され
る。

【００５０】上記した隙間が矯正された状態でレーザ溶
接を開始するが、この溶接開始時には、移動体３９は図
１に示す位置にあり、このときローラ９は、図１および
図２に示すように、加工点Ｐがローラ９の回転中心の側
方に位置している。この状態で、加工ヘッド１３からレ
ーザビーム１１を加工点Ｐに向けて照射し、仮止め溶接
を行う。

【００５１】仮止め溶接を行う際には、レーザビーム１
１は、ローラ９の傾斜面９ａに沿って近接した状態で進
行させることができ、これにより、重ね合わせ部５の
幅、すなわち溝７の幅がより狭いワークに対して容易に
レーザ溶接が可能となる。

【００５２】仮止め溶接後は、アクチュエータ４３を作
動させて、移動体３９を、図１の位置から図５の位置と
なるよう、図４中の矢印Ｃ左方向に移動させる。このと
きローラ９は、移動体３９に対して回転軸４７を介して
回転可能であり、かつ傾斜しているローラ支持部材５１
に支持されているので、移動体３９の移動方向に向けて
回転移動可能となるよう、回転軸４７を中心に図４
（ａ）中で矢印Ｄ方向に回転し、図４（ａ）の状態とな
る。このため、ローラ９のワーク上での回転移動が、移
動体３９の移動方向に沿ったものとなって容易となる。

【００５３】移動体３９の図５の状態への移動後の平面
図を図４（ｂ）に示す。ここでの加工点Ｐは、ローラ９
の移動方向後方側に位置している。この状態からロボッ
トアーム１７の作動により、ヘッド本体１５を溝７内の
溶接線Ｌに沿って移動させると、ローラ９は、重ね合わ
せ部５のワーク表面上を押圧しながら回転して移動す
る。この移動の際においても、ローラ９は、図４（ｂ）
の状態から回転軸４７を中心に前記とは逆の矢印Ｅ方向
に回転してヘッド本体１５の進行方向に向いた状態とな
り、ローラ９のワーク上での回転移動が容易となる。

【００５４】上記ローラ９の回転移動と同時に、加工ヘ
ッド１３からレーザビーム１１を加工点Ｐに向けて照射
し、仮止め溶接を行った部位から継続してレーザ溶接を
行う。この継続溶接の際には、ローラ９の移動軌跡上を
レーザビーム１１がならい溶接を行うことになる。これ
により、ローラ９によるワークへの押圧部とレーザビー
ム１１によるワークに対する加工点Ｐとが、同一の溶接
線Ｌ上に位置することになるので、重ね合わせ部５の
幅、つまり溝７の幅が狭い、例えば１２mmを下回る８mm
程度のものであってもレーザ溶接を容易に行うことが可
能である。

【００５５】図６は、この発明の第２の実施の形態を示
すレーザ溶接装置の溶接方向前方側から見た動作説明
図、図７は図６のＦ−Ｆ断面図、図８は図６のレーザ溶
接装置の全体構成を示す斜視図である。この実施の形態
は、前記第１の実施の形態におけるものと同様なヘッド
本体１５の支持ブラケット２５の底板２９の下面に、ロ
ーラ支持板６３が固定され、このローラ支持板６３の下
部に、ローラ支持アーム６５を介してローラ６７が取り
付けられている。

【００５６】ローラ支持アーム６５は、下端側がロボッ
トアーム１７から離れる位置となるよう傾斜しており、
この傾斜と平行にローラ６７も傾斜した状態で、ローラ
支持アーム６５に固定された回転支持軸６９を中心に回
転可能となっている。傾斜状態のローラ６７の外周面６
７ａは、溝７内のワーク表面に対する押圧時に、ワーク
表面と平行となるよう形成されている。

【００５７】上記ローラ６７内には、レーザビーム１１
が通過する貫通孔７１が形成されている。この貫通孔７
１は、ローラ支持アーム６５と反対側の側面の開口部７
１ａと、外周面６７ａに形成された開口部７１ｂとを連
通するもので、図７に示すように、円周方向等間隔に４
箇所設けられている。そして、貫通孔７１の加工点Ｐに
対応する開口部７１ｂの円周方向両端相互間の角度α
と、貫通孔７１が設けられていない部位の円周方向の角
度βとの関係は、α／β＝０．４としてある。すなわち
これは、ローラ６７の回転に伴ってレーザビーム１１が
照射される部位と照射されない部位との比が、２：５で
あることを意味している。

【００５８】また、ローラ支持アーム６５のローラ支持
板６３側の端部には、ローラ６７の外周面６７ａに近接
して配置される角度検出手段としてのローラ回転角度セ
ンサ７３が装着されている。ローラ回転角度センサ７３
は、ローラ６７の回転角度を検出するものであり、ロー
ラ６７の貫通孔７１が加工点Ｐに整合している状態を検
出したとき、レーザビーム１１を照射するよう図示しな
いレーザ発振器に信号を送る。

【００５９】ローラ６７を回転支持する回転支持軸６９
内には、加工点Ｐに向けて供給するアシストガスが流れ
るガス連絡通路７５が形成されている。ガス連絡通路７
５のローラ支持アーム６５側には、図示しないアシスト
ガス供給源に連通するガス供給管７７が、ガス吸入口７
９を介して連通するとともに、加工点Ｐに開口している
状態の貫通孔７１に、連通路８１を介して連通してい
る。

【００６０】次に、作用を説明する。前述した第１の実
施の形態と同様に、ロボットアーム１７を作動させてヘ
ッド本体１５を、ローラ６７がルーフパネル１とサイド
パネル３との重ね合わせ部５の溝７内に入り込むよう移
動させる。このときローラ６７は、溝７内のワーク表面
に近接した位置にあり、この状態で加圧シリンダ３３
を、支持ブラケット２５が下方に移動するよう作動さ
せ、これによりローラ６７は重ね合わせ部５に対して所
定の圧力で加圧することになり、各パネル１，３の端部
相互が密着して隙間が矯正される。

【００６１】上記した隙間が矯正された状態で、ローラ
６７がワーク表面上を回転移動し、ローラ回転角度セン
サ７３が、貫通孔７１の開口部７１ｂが加工点Ｐに整合
する状態を検出したときに、レーザビーム１１を貫通孔
７１を通して加工点Ｐに照射してレーザ溶接を行う。ま
た、このときガス連絡路７５から連通路８１を通してア
シストガスが加工点Ｐに向けて吐出される。

【００６２】レーザビーム１１は４カ所に設けた貫通孔
７１を通して加工点Ｐに照射されるので、ローラ６７の
回転に伴って、溶接部分は、一定間隔をおいて間欠的に
形成されるが、非溶接部分に対して２／５としてあり、
これによりスポット溶接と同等以上の強度が確保されて
いる。

【００６３】上記したレーザ溶接装置によれば、ローラ
６７によるワークに対する押圧部の直下に、レーザビー
ム１１を照射する加工点Ｐが位置しているので、重ね合
わせ部５の幅、つまり溝７の幅が狭い、例えば５mm程度
のものであってもレーザ溶接が可能なものとなる。ま
た、溶接部分の表面が三次元形状を呈しているワークに
対しても、ローラ６７による押圧部と加工点Ｐとが一致
しているため、容易に追従してレーザ溶接が可能であ
る。

【００６４】また、加工点Ｐに供給するアシストガス
を、ローラ６７を回転支持する回転支持軸６９内に設け
たガス連通路７５を通して吐出するようにしたため、装
置全体のコンパクト化が達成され、溝７の幅が狭いワー
クに対する溶接作業に適したものとなっている。

【００６５】図９および図１０は、前記第２の実施の形
態の変形例で、図１０は図９のＧ矢視図である。この実
施の形態は、２系統のレーザビーム１１ａ，１１ｂを、
ローラ８３内の別々の貫通孔８５，８７を通して同一の
加工点Ｐに、交互に照射するようにしたものである。レ
ーザビーム１１ａに対応する貫通孔８５は、ローラ支持
アーム６５と反対側の側面の開口部８５ａが、ローラ８
３の半径方向内側に位置し、レーザビーム１１ｂに対応
する貫通孔８７は、ローラ支持アーム６５と反対側の側
面の開口部８７ａが開口部８５ａより外周側に位置し、
これにより各開口部８５ａ，８７ａは半径方向に相互に
ずれた位置に形成されるものとなる。そして、これら各
貫通孔８５，８７は、円周方向については交互に配置さ
れ、かつ開口部８５ａ，８７ａが円周方向に向けて相互
に連続した状態となるよう設けられている。

【００６６】図９においては、各貫通孔８５，８７は、
同一のものとして図示しているが、これらは互いに別々
の、側面の開口部８５ａ，８７ａと、外周面８３ａに形
成された開口部８５ｂ，８７ｂとをそれぞれ連通するも
のである。

【００６７】ローラ支持板６３の先端下部に取り付けら
れる角度検出手段としてのローラ回転角度センサ８９
は、貫通孔８５，８７のいずれかが加工点Ｐに整合して
いる状態を検出したとき、対応するレーザビーム１１
ａ，１１ｂのいずれかを照射するよう図示しないレーザ
発振器に信号を送る。

【００６８】上記した構成のレーザ溶接装置は、ローラ
８３がワークを押圧しつつ回転移動する際に、一方の例
えば貫通孔８５が加工点Ｐに整合した状態では、レーザ
ビーム１１ａが加工点Ｐに照射されてレーザ溶接がなさ
れ、また他方の貫通孔８７が加工点Ｐに整合した状態で
は、レーザビーム１１ｂが加工点Ｐに照射されてレーザ
溶接がなされる。

【００６９】このようなレーザ溶接装置は、前記図６〜
図８のものと同様に、溝７の幅が狭いワークに対しても
レーザ溶接が容易に行えるとともに、溶接部分の表面が
三次元形状を呈しているワークに対しても、容易に追従
してレーザ溶接が可能である。また、レーザビーム１１
ａ，１１ｂがそれぞれ通過する貫通孔８５，８７が、ロ
ーラ８３の回転方向に沿って交互に連続して形成されて
いるので、加工点Ｐには常にどちらかのレーザビーム１
１ａ，１１ｂが照射されることになり、溶接線に沿った
レーザ溶接が連続して行え、溶接部分の強度向上に寄与
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を示すレーザ溶接
装置の正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のレーザ溶接装置の全体構成を示す斜視図
である。

【図４】図１のレーザ溶接装置における移動体周辺の簡
略化した平面図で、（ａ）は溶接開始時でのもの、
（ｂ）は溶接開始後の継続溶接時でのものである。

【図５】継続溶接時でのレーザ溶接装置の正面図であ
る。

【図６】この発明の第２の実施の形態を示すレーザ溶接
装置の溶接方向前方から見た動作説明図である。

【図７】図６のＦ−Ｆ断面図である。

【図８】図６のレーザ溶接装置の全体構成を示す斜視図
である。

【図９】第２の実施の形態の変形例を示す動作説明図で
ある。

【図１０】図９のＧ矢視図である。

【符号の説明】

Ｐ加工点Ｌ溶接線１ルーフパネル（ワーク）３サイドパネル（ワーク）９，６７，８３ローラ９ａ傾斜面１１，１１ａ，１１ｂレーザビーム１３加工ヘッド１５ヘッド本体３９移動体４７回転軸６９回転支持軸７１，８５，８７貫通孔７１ｂ加工点に対向する開口部７３，８９ローラ回転角度センサ（角度検出手段）７５ガス連絡通路８５ａ，８７ａ側面の開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樽井大志神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工点に向けてレーザビームを照射する
加工ヘッドと、前記加工点付近のワークを押圧しつつ溶
接線に沿って回転しながら前記加工ヘッドとともに移動
するローラとを備えたレーザ溶接装置において、前記加
工ヘッドをヘッド本体に固定する一方、前記ローラを移
動体に装着し、この移動体を、前記溶接線に対し所定角
度ずれた方向に前記ヘッド本体に対して移動可能に設け
たことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】移動体は、ヘッド本体に対し、ローラの
側方に加工点が位置する溶接開始位置と、ローラの移動
方向後方側に加工点が位置する継続溶接位置との間を移
動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載
のレーザ溶接装置。
【請求項３】レーザビームは、溶接開始位置にあるロ
ーラに対し加工点側の側方から傾斜した状態で照射さ
れ、前記ローラの加工点側の側面は、前記傾斜したレー
ザビームとほぼ平行となるよう傾斜面に形成されている
ことを特徴とする請求項２記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】移動体に、ワークへのローラの押圧方向
が回転中心軸線となる回転軸を回転可能に設け、この回
転軸の先端側に前記ローラを回転可能に設けたことを特
徴とする請求項１または２記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】ワークを押圧しつつ溶接線に沿って回転
しながら移動するローラの側方の加工点に、前記ローラ
の移動停止状態で加工ヘッドからレーザビームを照射し
て仮止め溶接を行い、その後前記ローラが装着された移
動体を前記加工ヘッドが固定されたヘッド本体に対して
溶接線に対し所定角度ずれた方向に移動させて、前記加
工点を前記ローラの移動方向後方側に位置させ、この状
態で前記ヘッド本体をローラおよび加工ヘッドとともに
溶接線に沿って移動させて溶接作業を行うことを特徴と
するレーザ溶接方法。
【請求項６】加工点に向けてレーザビームを照射する
加工ヘッドと、前記加工点付近のワークを押圧しつつ溶
接線に沿って回転しながら前記加工ヘッドとともに移動
するローラとを備えたレーザ溶接装置において、前記加
工点は前記ローラによるワークへの押圧部の直下に位置
し、前記ローラは、側面から加工点に対向する押圧部に
わたり前記レーザビームが貫通する貫通孔を備えている
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項７】ローラの回転角度を検出する角度検出手
段を設け、この角度検出手段が、前記ローラの貫通孔が
加工点に整合している状態を検出しているとき、レーザ
ビームを照射することを特徴とする請求項６記載のレー
ザ溶接装置。
【請求項８】貫通孔の加工点に対向する開口部の円周
方向両端相互間の角度αと、前記貫通孔が設けられてい
ない部位の円周方向の角度βとの関係は、α／β＝０．
４であることを特徴とする請求項６または７記載のレー
ザ溶接装置。
【請求項９】ローラは、ヘッド本体側に固定された回
転支持軸に対して回転可能に設けられ、この回転支持軸
内に、ローラ外部のアシストガス供給源と、加工点に向
けて開口している貫通孔とを連通するガス連絡通路を設
けたことを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接装置。
【請求項１０】加工点に向けて照射されるレーザビー
ムは、２系統設けられ、これら２系統のレーザビームに
それぞれ対応する貫通孔は、側面の開口部が半径方向に
ついて相互にずれ、円周方向については相互に連続した
状態で設けられていることを特徴とする請求項６記載の
レーザ溶接装置。
【請求項１１】ローラの回転角度を検出する角度検出
手段を設け、この角度検出手段が、いずれかの貫通孔が
加工点に整合している状態を検出したとき、その貫通孔
に対応するレーザビームを照射することを特徴とする請
求項１０記載のレーザ溶接装置。
【請求項１２】ローラを、ワークに対して押圧しつつ
溶接線に沿って回転させながら移動させ、前記ローラの
ワークへの押圧部と側面とを貫通する貫通孔を通してレ
ーザビームを照射して溶接作業を行うことを特徴とする
レーザ溶接方法。