JPS58389A - レ−ザ溶接機のワ−クヘツド回転機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明、はレーザ溶接機のワークヘッドの回転機構に関
するものである。

一般にスポットレーザ溶接を複数点行う場合、被ａｍ材
のスポット位置とレーザヘッドの集光位置との位置決め
が溶接条件を安定化させるために重要な要素の１つとな
る。しかるに、レーザ溶接装置は構造が大型であり、か
つ光学系やレーザ発振部品などの精密部品を内蔵してお
り、移動時の振動を嫌うため、通常レーザヘッドを固定
し、被溶接材を組立形状に保持するワークヘッドなどを
移動させ、被溶接材を所望の溶接位置に位置決めするの
が一般的である。そのため、ワークヘッドの位置決め方
法により溶接位置の精度や組立寸法、溶接強度が左右さ
れる。また、レーザ溶接装置は１式数百万円から数千万
円と高価であるので、溶接サイクルを極力短詩間で行う
必要が生じ、このためワーク供給や組立、検査などを別
置のポジションで行い、溶接ポジションを独立された多
ヘツド式の組立方式を採用”する場合が多く、この場合
ワークヘッドの位置決め方法が重要となる。

例えば、第１図に示すような電子管用陣極部品は、薄肉
管状のスリーブ１とカップ状に成形したキャップ２を嵌
合組立し、キャップの外備面近傍にレーザビームを集光
させ、スポット点３をスポット溶接する。この溶接は信
頼性から必要度により通常複数点溶接する。そして、溶
接方法として、芯金にスリーブ１およびキャップ２を挿
入し、押え棒などでキャップ２の天頂面を押え、芯金お
よび押え棒を同期させて回転させ、レーザ溶接する方法
によっている３、 従来のかかるレーザ溶接機のワークヘッド回転機構は第
２図に示すような構造よりなる。すなわち、ターンテー
ブル式組立機４のインデックステーブル５上に設けられ
た複数のワークヘッド６は、治具プレート７に圧入され
た軸受８により回転自在に取付である。被溶接材である
スリーブ１およびキャップ２は、第３図に示す如くあら
かじめ前記ワークヘッド６の芯金部６ａに組立されて溶
接ポジション番こぐると、先ずシリンダー９の下降動作
により接続金具１０を介しスピンドル１１の下端１１ａ
でキャップ２を押えて位置決めする。この時、スピンド
ル１１はシリンダー９の加圧力によりキャップ２を一定
の力で押える。

一方、ワークヘッド６の回転伝達機構は、自転モータ１
２の回転軸１３および一対のブーＩＪ　１４、タイミン
グベルト１５により上部軸１６と下部軸１７とが同位相
で回転し、これに取付けである上部原動車１８と下部原
動車１９とはそれぞれ従動車２０とワークヘッド６の伝
動面６ｂに各々フリクション伝達され、従動車２０とス
ピンドル１１はスプラインなどにより−Ｆ下自在で、か
つワークヘッド６と同位相で回転する。また溶接時のレ
ーザ発振信号は検出板２１と検出ヘッド２２により所望
の回転角度で溶接信号を出力する。キャップの押え機構
はシリンダー９の下降により前記スピンドル１１を下げ
て行ない、上昇時はばね２３により行なう。なお、図中
、２４はケーシング、２５は固定フレームである。

下部原動車１９は第４図に示す如く支点軸２６を支点に
揺動アーム２７に堰付けてあり、ワークヘッド６が移動
中など作業ポジションに無い場合はストッパー２８に当
り空転状態であるが、ワークヘッド６が移動完了する直
前にこのワークヘッド６の伝動面６ｂに接触し、ばね２
９の加圧力ｌこより下部原動車１９の回転を複数のワー
クヘッド６に伝動する。

第５図は上部フリクションドライブの加圧機構であり、
原動車１８の回転を確実に従動車２０に伝達させるため
、可動ブロック３ｏ、固定ブロック３１、加圧ばね３２
および調整ねじ３３からなる面圧力発生機構を具備して
いる。

以上説明した従来機構の動作は、先ずワークヘッド６の
芯金６ａにあらかじめワーク１．２（第１図参照）を組
立し、溶接ポジションにワークへラド６が搬送されてい
ない状態でも自転モータ１２は常に回転し、これに動力
伝達されるスピンドル１１および下部原動車１９も連続
回転している。

次にワークへラド６が溶接ポジションの直前にくると、
下部原動車１９と接触して回転を始め、インデックステ
ーブル５の停止位置までに同期回転数となり、シリンダ
ー９の下降によりスピンドル１１は回転をしたまま下降
し、キャップ２の上面を押えると検出板２１の動作信号
に連動してレーザ溶接装置３４はワークの外周面に多点
溶接を行なう。溶接完了後、シリンダー１１が上昇し、
インデックステーブル５が旋回動作すると、ワークヘッ
ド６は下部原動車１９から離れ、回転は停止し、次工程
の作業を行なう。

このように、従来のワークヘッド回転機構はワーク１．
２が回転移動中にレーザ照射してスポット溶接する方式
であるため、レーザ溶接装置３４のレーザ集光位置に対
し、ワークのスポット面が照射時間に伴なって楕円形状
に形成されることは避けられない。また、ワークヘッド
６詔よびワーク位置決め用スピンドル１１が回転時振動
すると溶接部のエネルギー密度が変動し、これにより溶
度強度や溶接部のナゲツト形成が不安定となる。

また２組のフリクションドライブを用いた前記従来機構
の問題点として、原動車１８と従動車２０の伝達は摩擦
力であるため、接触面の外径差により同期回転の伝達は
困難であり、組立機の作業サイクルに直結させてフリク
ションドライブ機構を駆動することは原理的にできない
。そのため、実施例の如く自転モータ１２による別置の
駆動方法をとらざるを得なく、組立機の動作タイミング
に対し非同期方式となる。ワークヘッド６の回転が非同
期であるため、ワーク１．２の溶接点数に対しレーザが
照射でき得る範囲に裕度が必要となる。

例えばワークの外周を１２０°間隔で３点溶接する場合
、レーザの照射できる範囲を４点分確保したうち３点分
を制御的ｌこ堰出し、レーザ照射することが必要となる
。

上述の如く、同期方式に比ベレーザの照射裕度が必要な
ことから、レーザ照射の繰返し時間が一定な場合は作業
サイクルが低下することは明白である。このため組立機
を高速運転する上で大きな障害となっている。

本発明は従来の非同期方式の欠点を改善して同期方式を
採用し、かつ安定した溶接条件が可能なレーザ溶接機の
ワークヘッド回転機構を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、組立機本体の出力
軸より回転駆動をとり、２組のフリクションドライブを
採用し、かつ上部フリクションドライブ機構に歯車伝達
機構を併用し組立機との同期を図ったことを特徴とする
。

以下、本発明を図示の実施例に基き説明する。

第６図は本発明Ｉこなるレーザ溶接機のワークヘッド回
転機構の一実施例を示す正面図、第７図は上部フリクシ
ョンドライブの伝達機構を示す斜視図である。なお、第
２図の従来機構と同一部品は同一符号を付し説明を省略
する。ターンテーブル式組立機４０の出力軸４１にプー
リ４２が取付けてあり、プーリ４′２の回転はタイミン
グベルト４３によりケーシング４４に回転自在に支持さ
れた中間軸４５に締結しであるプーリ４６に伝達される
。

また、出力軸４１１こは検出板４７を付け、この検出板
４７の位相角度を制御信号に変換する検出器４８を具備
する。前記中間軸４５の回転力は従来と同様にタイミン
グベルト１５により上下２組のフリクションドライブに
よりスピンドル１１およびワークヘッド６４と同位相の
回転を伝達するが、従来と異なる点は上部フリクション
ドライブにある。すなわち、第７図に示す如く一対の原
動歯車５０、原動車５１と従動歯車５２、従動車５３を
回転軸１６およびスピンドル１１に取付け、組立機の出
力軸４１の回転とスピンドル軸１１ａの回転位置関係が
同一位相とした。

次遥こ本機構の動作について説明すると、プーリ４２と
原動歯車５０の増速比を１：３、その他の伝達比を１：
１とした場合、出力軸４１が１サイクル回転すると、ス
ピンドル１１およびワークヘッド６は３回転する。今、
ワークヘッド６の移動とワーク１．２の位置決めをし３
サイクルとり、溶接に１／３サイクルとると、スピンド
ル１１、ワークヘッド６の１回転分溶接タイミングが確
保され、検出板２１のトリガ信号を指定することにより
、ワークの全周に任意の多点溶接が可能となる特徴を備
えている。

また組立機と同期化を可能とした本機構は制御方式も改
善され、その内容を第８図の制御ブロツ検出板２２のパ
ルス入力信号６ｏと自転モータ１２のタイミング入力信
号６１をアンド回路６２で選択され、カウンター回路６
３で必要数のレーザ照射信号６４を出力するのｉこ対し
、第６図の本発明機構は第８図（ｂｌに示すように検出
板２２のパルス入力信号６０と検出板４８のタイミング
入力信号６５をアンド回路６２で選択し、このアンド回
路６２で選択された信号数がレーザ照射信号６４となる
ため、カウンター回路６３は不要となり、回路構成の大
幅低減が可能となり、制御回路の信頼性が向上した。

上述の如く、本発明のヘッド回転機構は移動テーブル式
多ヘツド組立機で、多点レーザ溶接する場合数々の特徴
があり、適用ワーク形状として円筒形状の他に溶接点の
位置が焦点面φこくるものであれば各種の異形部品のヘ
ッド回転機構として提供するものである。本実施例のワ
ークの如く、嵌合部の外周を多点レーザ溶接する場合、
ワークヘッド等の作業機構部の微小挙動がレーザ照射、
溶融、凝固といった溶接過程に影響を及ぼすことは知ら
れてあり、本発明により、ワークの組立信頼性が大幅に
向上し、組立機の高速化に威力を発掬する。

【図面の簡単な説明】

第１図はワークの一例を示す一部切欠き斜視図、第２図
は従来のヘッド回転機構の正面図、第３図はワークの組
立状態を示す第２図の補足説明用正面図、第４図は下部
フリクションドライブを示す第２図の補足説明用平面図
、第５図は上部フリクションドライブを示す１１！、２
図の補足説明用平面図、第６図は本発明のヘッド回転機
構の一実施例を示す正面図、第７図は上部フリクション
ドライブを示す第６図の補足説明用一部切欠き斜視図、
第８図は制御方式を示し、（ａｌは従来例のブロック図
、（ｂ）は本発明機構におけるブロック図である。 １・・・スリーブ、　　　２・・・キャップ、　　　５
・・・インデックステーブル、　　　６・・・ワークヘ
ッド、６ｂ・・・伝動面、　　　１１・・・スピンドル
、１８・・・上部原動車、　　１９・・・下部原動車、
２０・・・従動稟、　　２１・・・検出板、　　２２・
・・検出ヘッド、　　　３４・・・レーザ溶接装置。 第１図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自動レーザ溶接機において組立機本体を駆動源とした２
   組のフリクションドライブまたは他の回転伝達機構を使
   用し、ワークに作業を働きかける機構を具備したスピン
   ドルの回転と、インデックステーブルに具備しであるワ
   ーク保持用ワークヘッドの回転を合せ、上部フリクショ
   ンドライブ部に同期回転機構を併用して伝達させ、かつ
   これら回転部品１こ検出部を設けて任意の回転位置信号
   を出力し、この信号を用いて回転中の被溶接材に任意の
   点数レーザ照射を行ない溶接することを特徴とするレー
   ザ溶接機のワークヘッド回転機構。