JPH11347763A - レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２枚の板材相互が重ね合わされる溶接接合部
を備えた溝の幅寸法を精度よく確保した上で、レーザ溶
接を容易に行えるようにする。 【解決手段】 車体のボディを構成するルーフパネル１
とボディサイドパネル３との相互の重ね合わせ部５に、
車体前後方向に延長される溝７が形成されている。この
溝７内に相互に密着した状態の一対のローラ１３，１５
を挿入した後、各ローラ１３，１５を左右の側壁７ａ，
７ｂに向けて所定幅の範囲で移動させて押圧し、溝７の
幅を所定に設定した状態で、重ね合わせ部５にレーザビ
ームを照射して仮止め溶接を行う。仮止め溶接後は、一
対のローラ１３，１５を、側壁７ａ，７ｂから離れる方
向へ相互に接近移動させた状態で、溝７内を回転移動さ
せながら、レーザビームを溶接線に沿って照射して本溶
接を行う。

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、板材相互の溶接
接合部が、その溶接線に沿う左右に側壁を備えた溝内に
設けられ、この溝内の前記溶接接合部に向けてレーザビ
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、溶接接合
部を備えた溝の幅寸法を精度よく確保した上で、レーザ
溶接を容易に行えるように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、板材相互の溶接接合部が、その
溶接線に沿う左右に側壁を備えた溝内に設けられ、前記
溶接接合部に向けてレーザビームを照射するレーザ加工
ヘッドと、前記左右の側壁に対し所定幅の範囲で接近移
動して押圧する一対の押圧部材とを備える構成としてあ
る。

【０００４】このような構成のレーザ溶接装置によれ
ば、押圧部材が溝内の左右の側壁を所定幅の範囲で押圧
することで、溝の幅寸法が所定に確保され、この状態で
レーザ加工ヘッドからレーザビームを溶接接合部に向け
て照射する。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、押圧部材は、溝内にて溶接線に沿って回転移
動可能なローラであってその側面により側壁を押圧する
もので、この一対のローラの所定幅の移動を規制する開
き限ストッパを備える。

【０００６】上記構成によれば、ローラを、開き限スト
ッパにより移動が規制される位置まで移動させること
で、ローラが側壁を押圧し溝の幅寸法が所定に確保され
る。

【０００７】請求項３の発明は、請求項２の発明の構成
において、開き限ストッパは、一対のローラの所定幅の
移動規制位置を調整可能である。

【０００８】上記構成によれば、ローラの所定幅の移動
規制位置を調整することで、溝幅の異なるワークに対し
ても対応可能となる。

【０００９】請求項４の発明は、請求項２の発明の構成
において、ローラは、回転中心軸に対し半径方向の一方
側の側面で側壁を押圧し、同他方側の側面が、前記側壁
への押圧により発生するモーメントに抗する回転可能な
球体により支持されている。

【００１０】上記構成によれば、ローラが、回転中心軸
に対し半径方向の一方側の側面で側壁を押圧すること
で、ローラにモーメントが作用し、これにより同他方側
の側面が、相互に離れる方向に変位しようとするが、こ
の他方側の側面は球体によって支持されて前記変位が抑
制される。

【００１１】請求項５の発明は、請求項２の発明の構成
において、一対のローラの相互に接近する方向への移動
を規制する閉じ限ストッパを設け、この閉じ限ストッパ
により規制された状態の前記ローラの位置は、溝幅方向
のほぼ中央部である。

【００１２】上記構成によれば、一対のローラは、閉じ
限ストッパにより接近方向への移動が規制されること
で、常に溝内の幅方向ほぼ中央の同一位置に設定され、
この状態でローラが溝内を回転移動しつつ、レーザビー
ムが溶接線に沿って照射される。

【００１３】請求項６の発明は、板材相互の溶接接合部
の溶接線に沿う左右に側壁を備えた溝内に、この溝内に
て前記溶接線に沿って回転移動可能な一対のローラを挿
入し、この各ローラを左右の側壁に向けて所定幅の範囲
で移動させて側面により押圧した状態で、前記溶接接合
部にレーザビームを照射して仮止め溶接を行い、前記一
対のローラを、側壁から離れる方向へ相互に接近移動さ
せた状態で前記溝内を回転移動させながら、前記レーザ
ビームを前記溶接線に沿って照射して本溶接を行う。

【００１４】上記レーザ溶接方法によれば、一対のロー
ラが左右の側壁を所定幅の範囲で押圧した状態で仮止め
溶接を行うことで、溝幅寸法が高精度に確保され、その
後ローラを相互に接近移動させた状態で、溝内を溶接線
に沿って回転移動させることで、仮止め溶接作業に続い
て本溶接作業が、一つの工程で行え、またローラは、溶
接線に沿って移動するので、レーザビームの邪魔になる
ことがなく、レーザ溶接作業が効率よく行える。

【００１５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、押圧部材が溝
内の左右の側壁を所定幅の範囲で押圧し、この状態でレ
ーザ加工ヘッドからレーザビームを溶接接合部に向けて
照射するので、溝の幅寸法を精度よく確保することがで
きる。

【００１６】請求項２の発明によれば、一対のローラ
は、開き限ストッパによって所定幅の移動範囲が規制さ
れるので、溝幅寸法はより高精度なものとなる。

【００１７】請求項３の発明によれば、開き限ストッパ
はローラの移動規制位置を調整可能であるので、溝幅寸
法の異なるものに対しても対応可能となる。

【００１８】請求項４の発明によれば、ローラによる側
壁への押圧によって発生するローラのモーメントは、球
体によって支持されるので、ローラの回転中心軸を中心
とした前記モーメントによるローラの変位を抑制するこ
とができる。

【００１９】請求項５の発明によれば、一対のローラ
は、閉じ限ストッパによって相互に接近する方向への移
動が規制されることで、常に溝内の幅方向ほぼ中央位置
に設定されるので、次の仮止め溶接の際のローラの側壁
への移動動作が左右対称に効率よくなされるとともに、
ローラが溝内を回転移動しながらのレーザ溶接の際の、
ローラによる板材への押圧動作が効率よくなされる。

【００２０】請求項６の発明によれば、ローラが左右の
側壁を所定幅の範囲で押圧した状態で仮止め溶接を行う
ことで、溝幅寸法が精度よく確保され、その後ローラを
相互に接近移動させた状態で溝内を回転移動させること
で、仮止め溶接作業に続く本溶接作業が、一つの工程で
行え、またローラは、溶接線に沿って移動するので、レ
ーザビームの邪魔になることがなく、レーザ溶接作業を
効率よく行うことができる。

【００２１】

【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。

【００２２】図１は、この発明の実施の一形態を示すレ
ーザ溶接装置の正面図、図２は図１の右側面図、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ボディサイドパネル３の上端部との
重ね合わせ部５に対しレーザ溶接を行うことで、これら
２枚の板材としての両パネル１，３相互を溶接接合する
ものであり、この溶接接合部となる重ね合わせ部５に
は、図示しない例えばルーフモールが嵌め込まれる溝７
が、車体前後方向に沿って形成されている。（所謂モヒ
カンタイプのルーフパネル１を示している。）このレー
ザ加工装置は、溝７内の重ね合わせ部５に向けてレーザ
ビーム９を照射するレーザ加工ヘッド１１を備えるとと
もに、レーザ溶接時に溝７内に挿入される押圧部材とし
のて一対のローラ１３，１５を備えている。

【００２３】上記レーザ加工ヘッド１１およびローラ１
３，１５は、ヘッド本体１７側に支持されており、ヘッ
ド本体１７はロボットアーム１９の先端に取り付けられ
ている。ヘッド本体１７は、ロボットアーム１９が連結
具２１を介して取り付けられるベース板２３を備え、ベ
ース板２３の上端には上板２５が固定されるとともに、
ベース板２３の連結具２１と反対側の面には、ガイド部
材２７を介して上下方向に移動可能な支持ブラケット２
９が設けられている。

【００２４】支持ブラケット２９の下面には、治具ベー
ス３１が固定され、治具ベース３１の下面には、一対の
直動ガイド３３，３５を介して左右のローラ支持具３
７，３９が、図１中で左右方向に移動可能に装着されて
いる。

【００２５】図１中で左側の一方のローラ支持具３７
は、図１のＡ矢視図である図４に示すように、アッパプ
レート４１とロアプレート４３とが、図４中で左右方向
の両端にて連結具４５，４７により連結固定されてい
る。この連結具４５，４７相互間には、アッパプレート
４１とロアプレート４３との間に挟持されるようにして
シリンダ４９が固定配置されている。シリンダ４９は、
ローラ１３，１５を相互に接近離反移動させるべく、図
１中で左右方向に移動させるためのもので、そのピスト
ンロッド５１の先端は、他方のローラ支持具３９に向け
て突出している。

【００２６】他方のローラ支持具３９は、ベースプレー
ト５３のローラ支持具３７側の端部の下面にローラ支持
板５５が固定され、このローラ支持板５５に上記シリン
ダ４９のピストンロッド５１の先端が固定されている。

【００２７】一方のローラ支持具３７のロアプレート４
３の他方のローラ支持具３９側の端部の下面には、ロー
ラ支持板５７が固定され、このローラ支持板５７と前記
ローラ支持板５５に、前述したローラ１３，１５が、回
転中心軸５９，６１を介してそれぞれ回転可能に装着さ
れている。回転中心軸５９，６１より上方の各ローラ支
持板５７，５５には、ローラ１３，１５のそれぞれの側
面に接触して転動可能な球体６３，６５を備えたベアリ
ング６７，６９が、それぞれ２つずつ設けられている。

【００２８】前記一方のローラ支持具３７の図４に示さ
れている連結具４５，４７の他方のローラ支持具３９に
対向する面には、ロッド７１，７３の一端が固定されて
いる。各ロッド７１，７３の他端は、他方のローラ支持
具３９のローラ支持板５５に形成した貫通孔５５ａ内を
移動可能に挿入され、ローラ支持板５５からの各ロッド
７１，７３の突出端部には、開き限ストッパ７５，７７
が設けられている。

【００２９】すなわち、シリンダ４９の駆動によりピス
トンロッド５１が進出移動すると、左右のローラ支持具
３７，３９が互いに離反する方向に移動し、この移動動
作が開き限ストッパ７５，７７によって規制される。開
き限ストッパ７５，７７より移動が規制された図１の状
態では、各ローラ１３，１５は溝７における左右の側壁
７ａ，７ｂを押圧した状態にあり、この状態での溝７の
幅があらかじめ設定された溝幅寸法となる。

【００３０】また、治具ベース３１の図１中で左右方向
中央の下面には、各ローラ支持具３７，３９の相互に接
近する方向への移動を規制する閉じ限ストッパ７９が装
着されている。この閉じ限ストッパ７９に、図５に示す
ように、各ローラ支持具３７，３９のアッパプレート４
１およびベースプレート５３が当接した状態で、各ロー
ラ１３，１５は相互にほぼ接触した状態にあり、このと
きこの接触面は、溝７の幅方向のほぼ中央に位置してい
るものとする。

【００３１】前記ヘッド本体１７の上板２５の下面に
は、加圧シリンダ８１が固定され、加圧シリンダ８１の
ピストンロッド８３の先端は、支持ブラケット２９に固
定されている。すなわち、加圧シリンダ８１の作動によ
るピストンロッド８３の下方への移動により支持ブラケ
ット２９が下方へ加圧される。

【００３２】上記支持ブラケット２９は、図２に示すよ
うに、ベース２３や上板２５に対し、図２中で右方向に
突出しており、この突出した部位に、前述したレーザ加
工ヘッド１１が、レーザビーム９がローラ１３，１５の
移動方向後方側（図２中で右側）に向けて照射するよう
傾斜した状態で装着されている。

【００３３】次に、上記したレーザ溶接装置の動作を説
明する。左右のボディサイドパネル３上にルーフパネル
１が載置されることで、各パネル１，３の端部相互の重
ね合わせ部５に溝７が形成される。この状態で、本発明
におけるレーザ溶接工程の前工程である仮止め工程で、
各パネル１，３相互が車体前後方向両端にて溶接固定さ
れている。

【００３４】各ローラ１３，１５を、相互に接近させた
図５に示す状態で、ロボットアーム１９を移動させて、
本発明におけるレーザ溶接工程での仮止め溶接が必要な
部位の溝７内に挿入する。このとき、ローラ１３，１５
の下端は重ね合わせ部５に接触させない。この状態でシ
リンダ４９を作動させてピストンロッド５１を前進移動
させる。これにより、左右のローラ支持具３７，３９
が、直動ガイド３３，３５にガイドされて相互に離反す
る方向に移動し、これとともにローラ１３，１５も互い
に離反する方向に移動する。

【００３５】上記移動動作は、開き限ストッパ７５，７
７が他方のローラ支持具３９のローラ支持板５５に当接
するまで行われ、この当接時には各ローラ１３，１５は
溝７の側壁７ａ，７ｂをそれぞれ押圧して溝７を押し拡
げ、溝７の幅寸法を、あらかじめ設定した溝幅としてい
る。この状態で、レーザ加工ヘッド１１からレーザビー
ム９を重ね合わせ部５に向けて照射し、各パネル１，３
相互の仮止め溶接を行う。

【００３６】ローラ１３，１５の側壁７ａ，７ｂへの押
圧動作は、回転中心軸５９，６１より下方側の側面にて
行っているので、ローラ１３については回転中心軸５９
を中心として図１中で反時計回りのモーメントが、ロー
ラ１５については回転中心軸６１を中心として図１中で
時計回りのモーメントが作用する。この各モーメント
は、球体６３，６５がそれぞれ受けてローラ１３，１５
の傾きを防止し、これにより、溝幅が所望に確保され
る。

【００３７】溝７内における所定部位の仮止め溶接が終
了したら、シリンダ４９を作動させてピストンロッド５
１を後退移動させる。これにより、左右のローラ支持具
３７，３９が、直動ガイド３３，３５にガイドされて相
互に接近する方向に移動し、これとともにローラ１３，
１５も互いに接近する方向に移動する。

【００３８】上記移動動作は、各ローラ支持具３７，３
９のアッパプレート４１およびベースプレート５３が、
閉じ限ストッパ７９に当接するまで行われ、この当接時
には、各ローラ１３，１５は相互に接近して図５に示す
ようにほぼ接触した状態となる。このときのローラ１
３，１５相互の接触面は、溝７の幅方向のほぼ中央に位
置している。

【００３９】図５の状態で、加圧シリンダ８１を作動さ
せてピストンロッド８３を前進移動させると、支持ブラ
ケット２９がガイド部材２７にガイドされて下方に移動
するので、各ローラ１３，１５は重ね合わせ部５に対し
て加圧され、各パネル１，３相互が密着する。次に、ロ
ボットアーム１９を溝７に沿って移動させることで、ロ
ーラ１３，１５が溝７内を回転しながら移動し、これと
同時にレーザ加工ヘッド１１からレーザビーム９を照射
して、溶接線に沿った本溶接を行う。

【００４０】上記本溶接時には、相互に接近状態にある
ローラ１３，１５が、閉じ限ストッパ７９により溝７の
幅方向中央に位置しているので、重ね合わせ部５への押
圧動作が確実になされるとともに、次の仮止め溶接作業
の際のローラ１３，１５の側壁７ａ，７ｂへの移動動作
が左右対称に効率よくなされる。

【００４１】上記したレーザ溶接装置によれば、一対の
ローラ１３，１５の溝７内での幅方向への所定幅範囲内
での移動により、溝７の幅寸法を精度よく確保した状態
で仮止め溶接ができる。この仮止め溶接により溝７の幅
が所定に確保された状態で、ローラ１３，１５を相互に
接近させた状態での本溶接が、仮止め溶接に続いて一つ
の工程で行え、またこの本溶接では、仮止め溶接にて溝
幅に対する位置決め用治具として使用したローラ１３，
１５の移動方向後方側をレーザビーム９が照射するの
で、溶接作業が容易である。

【００４２】図６および図７は、ローラ１３，１５の移
動範囲を規制するためのストッパ７５，７７のローラ支
持板５５への当接位置を調整可能な構造としたものであ
る。ここでのローラ支持板５５には、スライド溝５５ａ
内を図６中で矢印Ｂ方向にスライド移動可能なストッパ
突き当て部材８５が設けられている。

【００４３】ストッパ突き当て部材８５には、一対の第
１のストッパ突き当て凹部８５ａと、この第１の突き当
て凹部８５ａより深さの深い一対の第２のストッパ突き
当て凹部８５ｂとがそれぞれ形成されている。一対の第
１のストッパ突き当て凹部８５ａ相互の間隔および、一
対の第２のストッパ突き当て凹部８５ｂ相互の間隔は、
ストッパ７５，７７相互の間隔と同等としてある。そし
て、第１のストッパ突き当て凹部８５ａおよび第２のス
トッパ突き当て凹部８５ｂには、ストッパ突き当て部材
８５のスライド方向と同方向に延長される長孔８５ｃが
形成され、この長孔８５ｃ内をロッド７１，７３が、ス
トッパ突き当て部材８５のスライド移動に伴って移動可
能となっている。

【００４４】上記図６の構成においては、図７（ａ）に
示すように、ストッパ７５，７７が深さの浅い第１のス
トッパ突き当て凹部８５ａに整合する位置となるよう
に、ストッパ突き当て部材８５を設定した場合には、ロ
ーラ支持具３７，３９の移動範囲が小さくなってローラ
１３，１５により設定される溝７の幅が狭いものに対応
する。一方、図７（ｂ）に示すように、ストッパ７５，
７７が深さの深い第２のストッパ突き当て凹部８５ｂに
整合する位置となるように、ストッパ突き当て部材８５
を設定した場合には、ローラ支持具３７，３９の移動範
囲が大きくなってローラ１３，１５により設定される溝
７の幅が広いものに対応する。これにより、溝７の幅が
異なる車体に対しても対応可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示すレーザ溶接装置
の正面図である。

【図２】図１の右側面図である。

【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Ａ矢視図である。

【図５】図１のレーザ溶接装置におけるローラが閉じた
状態を示す要部の正面図である。

【図６】図１のレーザ溶接装置における開き限ストッパ
のストッパ位置を調整可能な構造を示す斜視図である。

【図７】図６の構造での動作説明図で、（ａ）はストッ
パが浅いストッパ突き当て凹部に当接した状態を、
（ｂ）はストッパが深いストッパ突き当て凹部に当接し
た状態をそれぞれ示している。

【符号の説明】

１ ルーフパネル（板材） ３ ボディサイドパネル（板材） ５ 重ね合わせ部（溶接接合部） ７ 溝 ７ａ，７ｂ 側壁 ９ レーザビーム １１ レーザ加工ヘッド １３，１５ ローラ（押圧部材） ５９，６１ 回転中心軸 ６３，６５ 球体 ７５，７７ 開き限ストッパ ７９ 閉じ限ストッパ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材相互の溶接接合部が、その溶接線に
   沿う左右に側壁を備えた溝内に設けられ、前記溶接接合
   部に向けてレーザビームを照射するレーザ加工ヘッド
   と、前記左右の側壁に対し所定幅の範囲で接近移動して
   押圧する一対の押圧部材とを備えていることを特徴とす
   るレーザ溶接装置。
2. 【請求項２】 押圧部材は、溝内にて溶接線に沿って回
   転移動可能なローラであってその側面により側壁を押圧
   するもので、この一対のローラの所定幅の移動を規制す
   る開き限ストッパを備え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。
3. 【請求項３】 開き限ストッパは、一対のローラの所定
   幅の移動規制位置を調整可能であることを特徴とする請
   求項２記載のレーザ溶接装置。
4. 【請求項４】 ローラは、回転中心軸に対し半径方向の
   一方側の側面で側壁を押圧し、同他方側の側面が、前記
   側壁への押圧により発生するモーメントに抗する回転可
   能な球体により支持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。
5. 【請求項５】 一対のローラの相互に接近する方向への
   移動を規制する閉じ限ストッパを設け、この閉じ限スト
   ッパにより規制された状態の前記ローラの位置は、溝幅
   方向のほぼ中央部であることを特徴とする請求項２記載
   のレーザ溶接装置。
6. 【請求項６】 板材相互の溶接接合部の溶接線に沿う左
   右に側壁を備えた溝内に、この溝内にて前記溶接線に沿
   って回転移動可能な一対のローラを挿入し、この各ロー
   ラを左右の側壁に向けて所定幅の範囲で移動させて側面
   により押圧した状態で、前記溶接接合部にレーザビーム
   を照射して仮止め溶接を行い、前記一対のローラを、側
   壁から離れる方向へ相互に接近移動させた状態で前記溝
   内を回転移動させながら、前記レーザビームを前記溶接
   線に沿って照射して本溶接を行うことを特徴とするレー
   ザ溶接方法。