JPS6068185A - レ−ザ−ビ−ムによるスポツト溶接方法 - Google Patents

レ−ザ−ビ−ムによるスポツト溶接方法

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JPS6068185A
JPS6068185A JP59134048A JP13404884A JPS6068185A JP S6068185 A JPS6068185 A JP S6068185A JP 59134048 A JP59134048 A JP 59134048A JP 13404884 A JP13404884 A JP 13404884A JP S6068185 A JPS6068185 A JP S6068185A
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    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • B23K26/244Overlap seam welding

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザービームによルスポット溶接方法に関
する。
〔従来技術〕
レーザービームの整合焦点は高出力を生むので、一般的
な金属加工や、ペネトレーション効果を要する溶接加工
などにレーザーは有効に利用されている。 レーザービ
ームの有する利点は、かなり離れた所に1でほとんどエ
ネルギー損失なく容易に空中伝播できるところにあわ、
したがって、作業場内に分散設置された多数の作業部所
に時分割供給することができる。 また同様に、レーザ
ーを用いれば大きな加工部材の至る箇所に連続してスポ
ット溶接を行なえるので、例えば、自動車の車体などの
重畳金属板の一次的な溶接に利用することができる。 
この種の溶接には、従来よ漫抵抗溶接が二通りの方法で
用いられている。 その一つは、一箇所ごと別個に溶接
する方法で、溶接機材として固定具及びその支持台、大
きな断面を有するケーブル、変圧器、電力供給及び操作
装置などを要し、溶接箇所と同数の溶接装置を必要とす
るものである。 もう一つは、溶接装置を搭載したロボ
ットを一台ないしは複数台使用する方法で、一台のロボ
ットで何箇所かの溶接作業を行なわせる方法である。 
この方法では、多数の溶接機材がロボットにより、移動
要素の機械的応力の限界内で可能な最短時間で一挙に移
動させられる。
レーザービームを使用すれば、単−源からのエネルギー
分散が可能なため、レーザー光を平行する複数のレーザ
ービームに分散し、各レーザービームをそれぞれ位置対
応する焦点調整装置に投射すれば、重畳加工部材の垂直
上方に位置する該焦点調整装置によりレーザービームが
加工部材上に焦点整合され、ペネトレーション効果を有
する高出力整合焦点により重畳加工部材が複数箇所で溶
接されるようになる。 例えば、第1図に示すように、
レーザービームの光軸上への呂し入れが自在な複数(図
示の例では3枚)の平面鏡+1+を一列に配置し、ジェ
ネレータ(3)から照射されるレーザービーム(2)を
各平面鏡filにより順次反射させ、各平面鏡fl)の
垂直下等の方法に比し、溶接機材の移動作業等の省略化
が図れ、溶接作業が簡略化される。 また、こうした方
法においては、溶接される重畳加工部材(7)に十分な
断面積を有する溶接部(71)を形成することが重要な
要因となるが、溶接部(71)を別個多数形成するには
技術的にも経済的にも無理な面があるため、重畳加工部
材(7)上に整合されるレーザービームの焦点に円軌道
を描かせることで、溶接部(71)の断面積増加による
継手強化が図られている。 このため、各溶接ヘッドに
モータ(41) 、 (5□) 、 (6t)を連結し
たり、焦点調整装置+4) 、 +51 、 +61内
にレンズ、凹面鏡等の可動部材を搭載し、溶接ヘッドや
可動部材をモータ駆動により回転運動させることで、レ
ーザービームの整合焦点に円軌道を描かせる方法が従来
からとられている。 しかしながらこの従来法によれば
、各焦点調整装置(4] 、 (51、f6)ごとに回
転移動走査及びそれらの操作装置を取り付ける必要があ
るため、溶接装置全体としての構造が大型化すること、
レーザービームの平面鏡による反射位置等に基づき各駆
動装置の作動制御を行なう必要があるため、機構が複雑
になることなどの欠点があった。
〔問題、を解決するための手段〕
この発明は上記欠点を解決すべくなされたものであって
、溶接装置全体としての構造簡略化ヲ図しルレーザービ
ームによるスポット溶接方法を提供することを目的とし
、その特徴とするところは、ジェネレータから放射され
るレーザービームの光軸を移動制御し、この移動レーザ
ービームを静止式焦点調整装置に送シ込み、移動レーザ
ービームの移動態様に対応した移動軌跡を、焦点調整装
置により加工部材上に整合されるレーザービームの焦点
に描かせるようにしたととるにある。
また、この発明方法によれば、ジェネレータから放射さ
れるレーザービームは、その放射光軸に対して平行移動
、又は回転移動走査される。
そして、・−ザービームがイ面上に移動走査される。
〔作用及び効果〕
この発明法においては、静止式の焦点調整装置を使用し
、この焦点調整装置への入射前にレーザービーム自体を
移動走査するようにしているので、各焦点調整装置に設
けた可動部材等を移動操作してビームの焦点位置を移動
させることが必要なく、装置全体の小型化及び操作の簡
略化が図れる。
尚、焦点調整装置には、入射レーザービームのビーム径
や走査経路に応じて、ビームの焦点を所望位置に整合す
べくその形状、寸法を調整した種々のレンズや鏡を使用
するが、これらの選択は使用レーザービームの出力に応
じて決定されるものである。
〔実施例〕
この発明の一実施例を図面を参照しつつ以下詳細に説明
する。
一溶接装置である。
レーザー発生装且(10)から放射されるレーザービー
ム(11)は、その光軸が装置(121により軸(国に
平行、かつ該軸(13)回りに回転させられる。 前記
軸(1(6)上には複数個の平面鏡(+6) 、 t+
+;i + (1?)が配列されている。 これら各平
面鏡は軸上及び軸外への位置変更が可能で、軸上に位置
する際には、装置(1匂から送り出されるレーザービー
ムQ4がそれに度射し、各平面鏡o5)、θs、o7)
に相当する焦点調整装置(151) 、 (161) 
、 (17t)に導かれるようにその軸上I位置が設定
されている。
平面鏡(+5) 、 (lψ、(17)で反射すると共
に、軸(19)回りに回転するレーザービーム(18)
は、前記焦点調整装置(i5t) 、 (161) 、
 (17□)に入るとそこで焦点調整が行なわれ、重畳
加工部材(sl 、 (91上面の点(20)にその焦
点が合わされる。 この点翰は入射ビーム(18)の円
軌跡に応じた円軌道を重畳加工部材上層に描くこととな
る。 こうして重畳加工部材(8) 、 (91上面を
その焦点が漸進的に円軌道を描くレーザービームにより
、重畳加工部材(8)。
(9)はその接触面に沿って融接されていき、焦点(ハ
)の描く円軌道の直径と実質・に一致する直径からなる
溶接点が形成される。
このように、焦点調整装置を静止要素のみから構成した
ことにより、その構造及び組立てが簡略化され、とりわ
けそのかさが減じられるので、該装置の設置間隔ひいて
は溶接点の形成間隔をせばめることかでき、重畳加工部
材間の継手を強化することができると共に、重畳加工部
材の位置決めや握り等の工具の操作ヌベースも十分確保
できるようになる。
第2図においては、装置02)によりレーザービームを
軸(13)に平行、かつ該軸H回りに回転させるように
しているが、装置021から送り出されるレーザービー
ムを軸α□□□を枢軸として旋回させ、円軌道若しくは
その他適当な軌道を描かせるようにすることも可能であ
る。
第8図に装置(12)の−実施例を示す。 この装置0
乃によれば、ジェネレータ(10)から発せられたビー
ム回が2つの平面鏡伐1)、(社)により連続して反射
される。 これら2つの平面鏡■11 、 (22は、
相直交する2つの軸(21+) 、 (221) Kそ
れぞれ一端を枢支されると共に、曲端が機械式伝導装置
(241) 、 (251)を介して電気子〜りf6’
により駆動される歯車動)、(ロ)にそれぞれ連結され
ている。
したがって、電気モータ[nの作動により2つの平面鏡
(21) 、 (22は枢支軸回りに揺動され、両平面
鏡(2j 、 (22)の揺動角速度が同一、かつ、両
平面鏡体j+ 、 (2fiの位相がりθ0異なる条件
の下においては、前記軸0局がレーザービーム(14)
の回転軸となる。
すなわち、装置(1匂に入るビーム(11)と装置(1
2)から出ていくビーム(14)との並進が保持されつ
つ、ビレーザービーム(14)に違った移動形態をとら
せることができる。
第4図に複数の鏡から構成される焦点A整装置(151
) 、 (161) 、 (171)を示す。 図にお
いて、装置Hから第1平面鏡匈)に送りこまれたレーザ
ービーム(14)は、該平面鏡(洞により反射し、多数
の凹面鏡(271)から構成される多1a(2η上に導
かれる。 各凹面鏡(271)に導かれたレーザービー
ムは次いで、溶接加工される重畳加工部材の上面にその
焦点を合わされる。 また、隣接する凹面鏡(271)
により調整されたレーザービ−五の焦点が、重畳加工部
材表面上に円軌跡を描くべく前記多面鏡にηは構成され
ている。 したがって、ビーム(14)が軸(13)回
りに一回転する間に、平面鏡(財)により反射したビー
ムα蜀が連続して隣接各回面tR(27x)上に導かれ
、ビーム(141の焦点が面(財)上に次々と間隔をあ
けて合わせていくので、焦点位置(28s)上に形成さ
れる各スポット溶接部が統合し、M畳加工部材間には第
8図に示されるようガ一つのスポット溶接部(支)が形
成される。 そして、このスポット溶接部凶は適度の接
合面積を有するため、両加工部材間の強連結が確保され
るのである。
第4図乃至第6図に示されるような多面鏡62ηを使用
した方法によると、円軌道走査されるレーザービームに
より形成されるスポット溶接部@け、第9図に示される
如く、一連のスポット溶接部国が重なり合った菊花絞状
に形成される。
しかし、こうした多面鏡(27)の代わに、ビームの入
射角に応じてビームを同一平面上に焦点調整できるよう
な円環状等の反射面を有する鏡を使用すれば、重畳加工
部材に切れ日のない融接連続ライン、例えば連続円ライ
ンを形成することもできる。 この場合には、累積熱伝
導により該円ラインに沿って半径方向に融接部が生長す
るので、レーザービームの焦点走査円経路の径とハを丁
等しい径を有する円形面(31)に沿って両加工部材が
溶接されるようになる。 この種の鏡を第11図に例示
する。 鏡(3カの反射面(82+)はトーリック凹面
に構成され、軸陸回りに回転走査されるレーザー入射ビ
ームが鏡(9)により連続的に平面(331上に焦点調
整され、その焦点軌道が該平面晩)上に円ラインを描く
ようになっている。
この発明においては、静止式の焦点調整装置としてレン
ズを使用することも可能である。
これを第7図に例示する。
レンズ(財)は、移動走査される投射レーザービームを
受光する凸面状の上面(841)と、レーザービームが
通過する多面ピラミッド状の下面(842)とから成っ
ており、凸面ないしは凹面の下面(842)各面を通過
するレーザービーム75;同一平面上に焦点調整され、
しかもその焦5点力;該平面上に不連続内ラインを描く
ように構成されている。 勿論、焦点調整面上に連続円
ラインを描かせるようにすることも可能であり、この場
合には、第12図に例示する如く、レンズ0(2)を凸
面状の上面(861)と、通過ビームに円軌道を描かせ
る、例えば、平面又は曲面(凸面ないしは凹面)を母面
に有する円錐面からなる下面(8h)とから構成すれば
よい。
重畳加工部材にスポット溶接部ではなく、溶接ラインを
形成したいような場合には、第18図に示すように、レ
ーザー発生装置から照射さレルレーサービーム@場を、
まず平面鏡(3η上に移動走査する。 このビーム移動
走査は、第2図又は第8図に示した方法を線形移動走査
用に調節したもので行なうことができる。 平面鏡−上
に投射されたレーザービーム(晒は反射し、多面鏡09
)上に導かれ、そして平面上に焦点調整される。 この
多面鏡(39)は一連の例えば凹面鏡(891)から構
成され、しだがって、平面鏡09)上を移動走査される
レーザービーム(ト)は1@次隣接する凹面鏡(89t
)に導かれ、平面上には焦At4(ト)により不連続線
が描かれる。
【図面の簡単な説明】
図面はこのようの実施例を示すものであって、第1図は
従来の溶接装置の概略線図、第2図はこの発明に使用さ
れる装置の側面線図、第8図はV−ザービームを回転移
動走査する装置の一実施例を示す斜視線図、第4図は凹
面多面鏡を具備する装置の斜視図、第6図は第4図の凹
面多面鏡の正面図、第6図は第5図の線X−Xに沿って
の断面図、第7図は多面レンズ75為らなる第9図は同
平面図、第10図は別態様のスポット溶接部の正面図、
第11図は別態様の焦、点IM整用鏡の斜視図、第12
図は別態様の焦、侭調整用レンズの斜視図、第13図は
一連の凹面鏡力)らなる焦点調整用凹面多面鏡の斜視図
である。 (10)・・・・・・レーザービーム発生装置、(II
)・・・・・・レーザービーム、 (+31・・・・・
・軸、+14+ 、θね・・・・・・移動レーザービー
ム、(l[i) 、 (16j 、 Q7)・・・・・
・平面鏡、(i5x)、(i6t)。 (17+)・・・・・・焦点調整装置、(34) 、(
ト)・・・・・・レンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ レーザービーム発生装置から放射されるレーザービ
    ームを、少なくとも一つの装置に導き、該装置により前
    記レーザービームの焦点を加工部材上に整合する方法で
    あって、前記レーザービーム発生装置から放射されるレ
    ーザービームを移動走査し、この移動走査されるレーザ
    ービームを静止式焦点調整装置に導き、加工部材上にレ
    ーザービームの焦点を整合させると共に、該整袷焦点に
    前記焦点調整装置に導かれるレーザービームの移動走査
    に応じた移動軌跡を加工部材上に描かせるようにしたこ
    とを特徴とするレーザービームによるスポット溶接方法
    。 ■ 特許請求の範囲第0項記載のレーザービームによる
    スポット溶接方法であって、レーザービーム発生装置か
    ら放射されるレーザービームを、その放射軸に対して平
    行移動走査することを特徴とする方法。 ■ 特許請求の範囲第0項又は第0項記載のレーザービ
    ームによるスポット溶接方法であって、レーザービーム
    を回転移動走査するととを特徴とする方法。 ■ 特許請求の範囲第0項から第0項のうちいずれかに
    記載のレーザービームによるスポット溶接方法であって
    、レーザービーム発生装置に移動走査することを特徴と
    する方法。
JP59134048A 1983-06-27 1984-06-27 レ−ザ−ビ−ムによるスポツト溶接方法 Granted JPS6068185A (ja)

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JP (1) JPS6068185A (ja)
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ES (1) ES8600100A1 (ja)
FR (1) FR2547757B1 (ja)

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