WO2020152913A1 - ろう接装置およびろう接方法 - Google Patents

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WO2020152913A1
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brazing
laser light
irradiation
removal
work
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PCT/JP2019/038206
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小山哲史
小堀啓
高橋昭彦
北川純
高原伸平
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B23K1/206—Cleaning
    • 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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • 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
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor

Definitions

  • the present invention relates to a brazing device and a brazing method for joining works by brazing.
  • brazing device for joining a work such as a vehicle body plate by melting and then solidifying a brazing material.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-119750 discloses a technique of irradiating two laser beams in the front and rear with respect to the direction of brazing in order to reduce defects such as holes and irregularities formed in a brazed joint. It is disclosed. One of the two laser beams melts a filler (a brazing filler metal), and the other performs a post heat treatment.
  • a filler a brazing filler metal
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and reliably removes foreign matter such as soot adhered to or generated around the bead or its periphery in the joining step, and also in a joining end portion having a curved portion or a bent portion.
  • An object of the present invention is to provide a brazing device and a brazing method capable of satisfactorily removing foreign matter.
  • the brazing device is a brazing device that melts a brazing material at a predetermined position while moving in a traveling direction to bond a work, and is a brazing laser beam for melting the brazing material at a predetermined position.
  • a removing laser light irradiating unit for irradiating the foreign matter with a removing laser light for removing foreign matter adhered to or generated on the surfaces of the workpieces when joining the workpieces. ..
  • the irradiation direction of the removal laser light on the work is inclined by a predetermined angle in the direction in which the irradiation position of the removal laser light is close to the irradiation position of the brazing laser light with respect to the irradiation direction of the brazing laser light on the work. ing.
  • the brazing method according to the present invention is a brazing method for melting a brazing material at a predetermined position while moving in a traveling direction to join a work, and is a brazing method for melting a brazing material at a predetermined position.
  • the irradiation direction of the removal laser light with respect to the work is such that the irradiation position of the removal laser light is close to the irradiation position of the brazing laser light with respect to the irradiation direction of the brazing laser light with respect to the work. It is inclined at a predetermined angle so that
  • the brazing apparatus and the brazing method according to the present invention it is possible to remove foreign matter generated in the step of joining workpieces in the same step, and therefore, as compared with the case where a foreign matter removing step is provided separately from the joining step It is possible to reduce man-hours and cost. Further, since the irradiation position of the removal laser light can be made as close as possible to the irradiation position of the brazing laser light, foreign matter can be satisfactorily removed over a wide range of the joint including the joint end of the work. You can
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a blowing direction of argon gas, a foreign matter adhering area, and a scanning range of a removal laser beam. It is the schematic which shows the brazing apparatus in the welding start end of a workpiece
  • a brazing device 10 includes a brazing device main body 12, a brazing head 14 and a removal laser head 16, and a vehicle side panel 18 and a roof panel 20 as works are mutually connected. To join.
  • the brazing device body 12 is attached to the arm of the robot 22.
  • the robot 22 is a multi-axis and multi-joint type robot, and is provided with a first arm 22a to a fourth arm 22d in order from the tip.
  • the robot 22 includes a plurality of motors (not shown) that drive the arms 22a to 22d, and these motors are controlled by the robot controller 24.
  • the brazing device body 12 is attached to the first arm 22a at the tip. That is, each of the arms 22a to 22d of the robot 22 holds the brazing device body 12 in a cantilever state with the fourth arm 22d as the root portion.
  • the root portion is supported on the ground or a pedestal (not shown) fixed to the ground.
  • the robot control device 24 can drive each of the arms 22a to 22d by driving the plurality of motors to control the position and posture of the brazing device 10 attached to the first arm 22a.
  • the brazing device 10 is moved by the robot 22 in the traveling direction D1 which is the direction in which the joint between the side panel 18 and the roof panel 20 extends.
  • the advancing direction D1 of the brazing device 10 is forward, the opposite direction D2 is backward, the left direction D3 is left toward the advancing direction, and the right direction is toward the advancing direction. D4 is called the right side.
  • the brazing device 10 is supported by the robot 22 in the postures shown in FIGS. 1 and 2 unless otherwise specified. Be present.
  • the brazing device body 12 includes a device attachment portion 26 attached to the first arm 22 a of the robot 22 and device attachment plates 28 attached to the left and right of the device attachment portion 26, respectively.
  • the brazing head 14 includes a brazing head body portion 30, a brazing unit 32, a brazing unit rotating portion 34, a wire guide portion 36, and a wire guide moving portion 38.
  • the brazing head main body 30 includes a box-shaped head main body case 40 attached to the lower front side of the device attachment plate 28 of the brazing apparatus main body 12, and a wire feeding device 42 provided on the upper side of the head main body case 40. Further, the brazing head main body section 30 includes a brazing laser light irradiation section 44 and a brazing control device 46 provided on the upper side of the head main body case 40. The wire feeding device 42 and the brazing laser light irradiation unit 44 are controlled by the brazing control device 46.
  • a head body mirror 48 is provided inside the head body case 40.
  • the head body mirror 48 reflects the brazing laser light 44 a, which is irradiated downward from the brazing laser light irradiation section 44 and enters the inside of the head body case 40, toward the brazing unit 32 arranged in the front. ..
  • the wire feeding device 42 feeds a wire 50 made of a brazing material toward a predetermined position P1 and includes a pair of rollers (not shown) that hold the wire 50, and the wire 50 is rotated by driving the rollers. Send out.
  • the brazing laser light 44 a reflected forward by the head body mirror 48 passes through the brazing unit rotating unit 34 and then enters the brazing unit 32.
  • the brazing unit 32 includes a box-shaped unit case 52, and a brazing unit mirror 54 that reflects the incident brazing laser beam 44a toward the irradiation position P2 below is disposed inside the unit case 52. Has been done. That is, the brazing unit mirror 54 reflects the brazing laser light 44a downward in the vertical direction.
  • a wire guide portion 36 is attached to the front surface of the unit case 52 via a wire guide moving plate 62 described later in detail.
  • a blower pipe 56 and a blower 58 (see FIG. 4) for blowing argon gas to the blower pipe 56 are attached to the wire guide portion 36.
  • the blower 58 is controlled by the brazing control device 46.
  • the brazing laser light irradiation unit for irradiating the brazing laser light 44 a toward the wire 50 includes the brazing laser light irradiation unit 44, the head main body mirror 48, and the brazing unit mirror 54. It is equipped with.
  • the wire guide section 36 guides the wire 50 toward the predetermined position P1.
  • the wire feeding device 42 and the wire guide portion 36 constitute a wire feeding portion that feeds the wire 50 to a predetermined position.
  • the predetermined position P1 which is the guide destination of the wire 50 is the same position as the irradiation position P2 of the brazing laser light 44a which is reflected by the brazing unit mirror 54 and is irradiated downward from the brazing unit 32. Is.
  • the blower tube 56 is provided so as to direct air from the irradiation position P2 of the brazing laser light 44a toward the rear in the traveling direction (see FIG. 1). Further, the blower tube 56 is provided so as to direct air from the right side to the left side of the brazing device 10 around the irradiation position P2 of the brazing laser light 44a (see FIG. 2). ..
  • the blower unit that blows air toward the irradiation position P2 of the brazing laser light 44a includes a blower pipe 56 and a blower 58.
  • the brazing unit rotating unit 34 includes a rotating plate 60 rotatably attached to the front surface of the head body case 40 and a motor 61 (see FIG. 4) for rotating the rotating plate 60.
  • the drive of the motor 61 is controlled by the brazing controller 46.
  • the rotating plate 60 is formed with a hole (not shown) for passing the brazing laser light 44a reflected forward by the head body mirror 48.
  • the wire guide moving unit 38 includes a wire guide moving plate 62 movably attached to the front surface of the unit case 52 of the brazing unit 32 so as to be movable parallel to the irradiation direction of the brazing laser light 44a.
  • the wire guide portion 36 is attached to the front surface of the wire guide moving plate 62.
  • the wire guide moving unit 38 also includes a wire guide moving mechanism 64 configured by a motor, a gear, and the like for moving the wire guide moving plate 62 (see FIG. 4). It is controlled by the controller 46.
  • the wire guide moving mechanism 62 moves the wire guide portion 36 in a direction parallel to the irradiation direction of the brazing laser light 44a by the movement of the wire guide moving plate 62.
  • the brazing head 14 is configured to be heavier than the removal laser head 16. Further, since the first arm 22a to the fourth arm 22d of the robot 22 are cantilevered with the fourth arm 22d at the root side, the maximum moment due to the load is applied to the root portion of the fourth arm 22d. It is composed.
  • the first arm 22a holds the brazing head 14 on the side closer to the root than the removal laser head 16 (see FIG. 2).
  • the moment applied to each of the arms 22a to 22d can be reduced and the durability of each of the arms 22a to 22d can be reduced as compared with the case where the brazing head 14 is held on the side farther from the root than the removal laser head 16. It is possible to improve the property.
  • the removal laser head 16 includes a removal laser head body 66 and a removal laser unit 68.
  • the removal laser head 16 is arranged to the left of the brazing head 14. That is, the brazing head 14 and the removal laser head 16 are arranged at positions offset from each other in the left-right direction (see FIG. 2).
  • the removal laser head main body 66 is attached to the rear side of the device mounting plate 28, and includes a removal control device 70 (see FIG. 4).
  • the removal laser unit 68 is attached to the removal laser head main body 66 and includes a removal laser case 72. Inside the removal laser case 72, a removal laser light irradiation section 74 for irradiating the removal laser light 74a toward the front and obliquely downward (D5 direction) is arranged, and the first mirror 76 and the second mirror 76 are provided. A galvanometer mirror 78 as a mirror is arranged. The removal laser light irradiation unit 74 and the galvanometer mirror 78 are controlled by the removal control device 70.
  • the first mirror 76 changes the direction of the removed laser light 74a obliquely downward (D5 direction) from the removed laser light irradiation unit 74 by 90° and directs the removed laser light 74a toward the galvano mirror 78 arranged obliquely in front of the first mirror 76. And reflect.
  • the galvano mirror 78 reflects the removed laser light 74 a reflected obliquely forward by the first mirror 76 toward the surface of the roof panel 20.
  • the galvano mirror 78 has a known structure including a pair of reflection mirrors whose reflection angle can be changed, but is shown in a simplified manner in FIG. 1 and the like.
  • the Galvano mirror 78 will be described as having a configuration capable of rotating or swinging about a first shaft 78a oriented in the left-right direction and a second shaft 78b oriented in the front-rear direction.
  • the reflection angle of the removed laser beam 74a can be changed.
  • the galvanometer mirror 78 is in the rotational position around the first axis 78a shown in FIG. 1, the removed laser light 74a reflected by the first mirror 76 changes its direction by 90° by the galvanometer mirror 78 and forms an angle with the vertical direction D7. It is reflected in the direction D5 forming ⁇ and is irradiated to the irradiation position P3.
  • the galvano mirror 78 is provided from the state where the brazing device 10 is at the starting end position of the joining portion to immediately before the ending position of the joining portion, in other words, from the joining start end of the workpiece to immediately before the joining end of the workpiece. Held in a rotating position. Then, when the brazing device 10 reaches the end position of the joint, the galvano mirror 78 is changed to another rotation position. At this other rotational position, the angle formed by the removal laser beam 74a incident on the galvano mirror 78 and the removal laser beam 74a emitted from the galvano mirror 78 is smaller than 90°.
  • the angle ⁇ be a value within the range of 30° to 55°. As a result, it is possible to satisfactorily remove the foreign matter particularly at the starting end of the joint. This is because the starting end of the joint between the side panel 18 and the roof panel 20 is bent or curved so as to be bent downward (see FIG. 6).
  • the irradiation position P3 of the removal laser light 74a is changed.
  • the irradiation position P2 of the contact laser beam 44a can be set at a position close to the rear. Thereby, the foreign matter can be satisfactorily removed not only at the start end of the joint portion but also in a wide range of the joint portion that may have the curved portion.
  • the distance between the irradiation position P2 of the brazing laser light 44a and the irradiation position P3 of the removal laser light 74a is preferably, for example, about 5 to 30 mm in order to bring the two as close as possible.
  • the irradiation position P2 of the brazing laser light 44a and the irradiation position P3 of the removal laser light 74a should be as close as possible to each other to join the joint from the start end to the end and remove the foreign matter. It is also possible to make the moving distance of the contact device 10 as short as possible.
  • the removal laser light irradiation unit for irradiating the surface of the roof panel 20 with the removal laser light 74a for removing the foreign matter adhering to the surface of the roof panel 20 includes the removal laser light irradiation unit 74, the first.
  • the mirror 76 and the galvano mirror 78 are provided.
  • a suction unit 80 is provided below the removal laser case 72.
  • the suction unit 80 sucks the foreign matter removed by the removal laser beam 74a, and the drive of the suction unit 80 is controlled by the removal control device 70.
  • the brazing control device 46 drives the motor 61 and the unit of the brazing unit 32 is joined.
  • the rotating plate 60 to which the case 52 is attached is rotated.
  • the brazing control device 46 detects that the wire 50 has contacted the joint by detecting the increase in the load on the motor 61. Then, the driving of the motor 61 is stopped and the joining is performed at this position.
  • the robot control device 24 drives the robot 22 to set the brazing device 10 at the starting end position of the joining portion.
  • the brazing device 10 is supported by the first arm 22a of the robot 22 in the posture shown in FIGS. Further, the galvano mirror 78 of the removal laser unit 68 is set at a predetermined rotation position around the first axis 78a and can reflect the laser light incident from the first mirror 76 in the diagonally downward D5 direction. It is like this.
  • the robot control device 24 drives the robot 22 to move the brazing device 10 in the traveling direction along a predetermined path for joining the side panel 18 and the roof panel 20.
  • the brazing control device 46 drives the wire feeding device 42 to feed the wire 50 in accordance with the movement of the brazing device 10, and also drives the brazing laser light irradiation unit 44 and the blower 58.
  • the removal control device 70 drives the removal laser light irradiation unit 74, the galvano mirror 78, and the suction unit 80.
  • the galvanometer mirror 78 is periodically swung around the second axis 78b, and the removed laser beam 74a is scanned in the left-right direction.
  • the robot controller 24 drives the arms 22a to 22d of the robot 22 so that the lower part of the brazing device 10 is higher than the upper part.
  • the brazing device 10 is tilted so as to be located rearward in the traveling direction.
  • the removal control device 70 rotates the galvano mirror 78 around the first axis 78a, and the removal laser beam 74a incident on the galvano mirror 78 and the removal laser beam 74a emitted from the galvano mirror 78 form an angle of 90. ° Less than
  • the removed laser light 74a reflected by the galvanometer mirror 78 travels obliquely downward (D8 direction) toward the rear in the traveling direction.
  • the removal laser beam 74a irradiates the foreign matter in the vicinity of the end of the joining portion, and the foreign matter is satisfactorily removed. This is because the end of the joint between the side panel 18 and the roof panel 20 is bent or curved so as to bend downward.
  • the brazing laser light irradiation unit 44 irradiates the brazing laser light 44 a downward toward the head body mirror 48.
  • the brazing laser light 44 a emitted from the brazing laser light irradiation section 44 enters the inside of the head body case 40 and is reflected forward by the head body mirror 48 toward the brazing unit mirror 54.
  • the brazing laser light 44a reflected forward by the head body mirror 48 enters the inside of the unit case 52 of the brazing unit 32, is reflected vertically downward by the brazing unit mirror 54, and is irradiated to the irradiation position P2. ..
  • the irradiation of the brazing laser light 44a melts the wire 50 sent to the predetermined position P1 of the joint.
  • the brazing device 10 moves and the portion where the wire 50 is melted is not irradiated with the brazing laser light 44a, the portion where the wire 50 is melted is solidified to form the bead BD, and the side panel 18 and the roof panel. And 20 are joined (see FIG. 5). Note that the wire 50 is not shown in FIG.
  • the blower 58 blows argon gas to the blower pipe 56.
  • the argon gas that has passed through the blower tube 56 is blown toward the irradiation position P2 of the brazing laser light 44a. Due to this air flow, foreign matter such as soot generated in the step of forming the bead BD is blown in the air flow direction D6 (see FIG. 5).
  • the blown foreign matter adheres to the foreign matter adhesion area A1 of the roof panel 20 shown by the chain double-dashed line in FIG.
  • the gas blown by the blower 58 is argon gas, but it may be a gas such as another inert gas.
  • the removal laser light irradiation unit 74 irradiates the removal laser light 74a toward the first mirror 76 obliquely downward toward the front (D5 direction).
  • the removed laser light 74 a emitted from the removed laser light irradiation unit 74 is reflected by the first mirror 76 obliquely forward toward the galvanometer mirror 78.
  • the galvanometer mirror 78 reflects the incident removal laser beam 74a obliquely downward (D5 direction) toward the front and scans the removal laser beam 74a in the left-right direction. As the brazing device 10 moves in the traveling direction, the galvanometer mirror 78 also moves in the traveling direction. That is, the galvanometer mirror 78 scans the removal laser beam 74a in the left-right direction while moving in the traveling direction, so that the scanning route R1 of the removal laser beam 74a becomes a scanning route as shown in FIG. Irradiation can be uniform.
  • the removal laser beam 74a may be scanned also on the bead BD.
  • the oxide film formed on the bead BD may be removed by the removal laser beam 74a.
  • the removal laser beam 74a When the removal laser beam 74a is applied to the foreign matter attached to the foreign matter attachment area A1 of the roof panel 20 in the scanning area SA, the foreign matter is blown off or absorbs the energy of the removal laser beam 74a. When the energy of the removal laser beam 74a is absorbed by the foreign matter and changes into thermal energy, the foreign matter is turned into plasma, and therefore the foreign matter can be removed by ablation (melting).
  • the suction unit 80 sucks the foreign matter blown off from the roof panel 20 by the removal laser beam 74a. This can prevent the removed foreign matter from adhering to the roof panel 20 again.
  • the irradiation direction of the removal laser light 74a with respect to the irradiation direction of the brazing laser light 44a is inclined from the joining start end to immediately before the joining end end by a constant angle ⁇ . Then, the irradiation direction of the removal laser beam 74a may be set to the vertical direction D7 and may be parallel to the irradiation direction of the brazing laser beam 44a.
  • foreign matter generated in the process of joining the side panel 18 and the roof panel 20 by the brazing device 10 is removed in the same process by the removal laser head 16 provided in the brazing device 10. Therefore, the number of steps can be reduced and the cost can be reduced as compared with the case where the foreign matter removing step is provided separately from the joining step.
  • the joint portion including the joint end portion of the side panel 18 and the roof panel 20 is included. Foreign matter can be satisfactorily removed over a wide range.
  • brazing device and the brazing method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and needless to say, various configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention.

Landscapes

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Abstract

ろう接装置（１０）は、ろう接用レーザ光照射ユニットと、ワーク（２０）を接合するときにワーク（２０）の表面に付着した異物を除去するための除去レーザ光（７４ａ）を異物に向けて照射する除去レーザ光照射ユニットとを備え、除去レーザ光（７４ａ）の照射方向は、ろう接用レーザ光（４４ａ）の照射方向に対して、除去レーザ光（７４ａ）の照射位置がろう接用レーザ光（４４ａ）の照射位置に近接する向きに所定角度傾斜している。

Description

ろう接装置およびろう接方法
　本発明は、ろう付けによりワークを接合するろう接装置およびろう接方法に関する。
　従来から、ろう材を溶融した後に凝固させることで車体板等のワークを接合するろう接装置が知られている。
　特開２００８－１１９７５０号公報には、ろう付けされた結合部に形成される孔や凹凸等の欠陥を低減するため、ろう付けの進行方向に対して前後二本のレーザビームを照射する技術が開示されている。この二本のレーザビームの一方は、充填材（ろう材）を溶融するものであり、他方は、後熱処理を行うものである。
　特開２００８－１１９７５０号公報では、接合部に形成されるビードやその周辺に付着したすす等の異物を接合する際に確実に除去することについて考慮されていない。すす等の異物が除去されないまま塗装を行うと表面に凹凸が生じるので、接合工程とは別に、ブラシ等により異物を除去する工程が必要となり、工数が増加し、コストアップする。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ビードやその周辺に付着ないし生成したすす等の異物を接合工程において確実に除去するとともに、湾曲部ないし屈曲部を有する接合端部等においても異物を良好に除去できるろう接装置およびろう接方法を提供することを目的とする。
　本発明に係るろう接装置は、進行方向に移動しながら所定位置でろう材を溶融してワークを接合するろう接装置であって、ろう材を所定位置で溶融するためのろう接用レーザ光を照射するろう接用レーザ光照射ユニットと、ワークを接合するときにワークの表面に付着もしくは生成した異物を除去するための除去レーザ光を異物に向けて照射する除去レーザ光照射ユニットとを備える。そして、ワークに対する除去レーザ光の照射方向は、ワークに対するろう接用レーザ光の照射方向に対して、除去レーザ光の照射位置がろう接用レーザ光の照射位置に近接する向きに所定角度傾斜している。
　また、本発明に係るろう接方法は、進行方向に移動しながら所定位置でろう材を溶融してワークを接合するろう接方法であって、ろう材を所定位置で溶融するためのろう接用レーザ光を照射するろう接用レーザ光照射工程と、ワークを接合するときにワークの表面に付着もしくは生成した異物を除去するための除去レーザ光を異物に向けて照射する除去レーザ光照射工程とを含む。そして、少なくともワークの接合始端において、ワークに対する除去レーザ光の照射方向は、ワークに対するろう接用レーザ光の照射方向に対して、除去レーザ光の照射位置がろう接用レーザ光の照射位置に近接するように所定角度傾斜している。
　本発明に係るろう接装置およびろう接方法によれば、ワークを接合する工程で発生する異物を同じ工程中で除去することができるので、接合工程とは別に異物除去工程を設けるものに比べて、工数を削減し、コストダウンを図ることができる。また、除去レーザ光の照射位置をろう接用レーザ光の照射位置に可及的に近接させることができるので、ワークの接合端部を含めて接合部の広い範囲で異物を良好に除去することができる。
本発明の実施形態に係るろう接装置の側面図である。 図１のろう接装置とロボットとを示す正面図であり、進行方向前方から見た図である。 ろう接ユニットを回転した状態の図２に対応する図である。 ろう接装置の電気的構成を示す図である。 アルゴンガスの送風方向、異物付着エリアおよび除去レーザ光の走査範囲を示す概略図である。 ワークの接合始端におけるろう接装置を示す概略図である。 ワークの接合終端におけるろう接装置を示す概略図である。
　以下、本発明に係るろう接方法について、それを実施するろう接装置との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
　図１および図２に示すように、ろう接装置１０は、ろう接装置本体１２、ろう接ヘッド１４および除去レーザヘッド１６を備え、ワークとしての車両用サイドパネル１８とルーフパネル２０とを相互に接合する。ろう接装置本体１２は、ロボット２２のアームに取り付けられている。
　ロボット２２は、多軸多関節型のロボットであり、先端から順に第１アーム２２ａないし第４アーム２２ｄが設けられている。ロボット２２は、各アーム２２ａ～２２ｄを駆動する複数のモータ（図示せず）を備え、それらのモータはロボット制御装置２４により制御される。ろう接装置本体１２は、先端の第１アーム２２ａに取り付けられている。すなわち、ロボット２２の各アーム２２ａ～２２ｄは、第４アーム２２ｄを根元部として片持ち状態でろう接装置本体１２を保持している。なお、根元部は、地面あるいは地面に固定された台座（図示せず）等に支持される。
　ロボット制御装置２４は、上記複数のモータを駆動することで、各アーム２２ａ～２２ｄを駆動して、第１アーム２２ａに取り付けられたろう接装置１０の位置および姿勢を制御することができる。ろう接装置１０は、ロボット２２により、サイドパネル１８とルーフパネル２０との接合部が延びる方向である進行方向Ｄ１に移動せしめられる。
　本実施形態の説明において、ろう接装置１０の進行方向Ｄ１を前方、同進行方向とは逆方向Ｄ２を後方、同進行方向に向かって左方向Ｄ３を左方、同進行方向に向かって右方向Ｄ４を右方という。また、ろう接用レーザ光４４ａおよび除去レーザ光７４ａの照射方向について説明する場合、特に断りがないときは、ろう接装置１０は、ロボット２２により図１および図２に示される姿勢で支持されているものとする。
　［ろう接装置本体］
　図１および図２に示されるように、ろう接装置本体１２は、ロボット２２の第１アーム２２ａに取り付けられた装置取付部２６および装置取付部２６の左右にそれぞれ取り付けられた装置取付板２８を備える。
　［ろう接ヘッド］
　ろう接ヘッド１４は、ろう接ヘッド本体部３０、ろう接ユニット３２、ろう接ユニット回転部３４、ワイヤガイド部３６およびワイヤガイド移動部３８を備える。
　ろう接ヘッド本体部３０は、ろう接装置本体１２の装置取付板２８の前側下部に取り付けられる箱状のヘッド本体ケース４０およびヘッド本体ケース４０の上側に設けられるワイヤ送り装置４２を備える。また、ろう接ヘッド本体部３０は、ヘッド本体ケース４０の上側に設けられるろう接用レーザ光照射部４４およびろう接制御装置４６を備える。ワイヤ送り装置４２およびろう接用レーザ光照射部４４は、ろう接制御装置４６により制御される。
　ヘッド本体ケース４０の内部には、ヘッド本体ミラー４８が設けられている。ヘッド本体ミラー４８は、ろう接用レーザ光照射部４４から下方に照射されてヘッド本体ケース４０の内部に入ったろう接用レーザ光４４ａを、前方に配置されるろう接ユニット３２に向けて反射する。
　ワイヤ送り装置４２は、ろう材からなるワイヤ５０を所定位置Ｐ１に向けて送り出すもので、ワイヤ５０を把持する一対のローラ（図示せず）を備え、該ローラを回転駆動することでワイヤ５０を送り出す。
　ヘッド本体ミラー４８で前方に反射されたろう接用レーザ光４４ａは、ろう接ユニット回転部３４を通過した後、ろう接ユニット３２に入る。ろう接ユニット３２は、箱状のユニットケース５２を備え、ユニットケース５２の内部には、入射したろう接用レーザ光４４ａを下方の照射位置Ｐ２に向けて反射するろう接ユニットミラー５４が配設されている。すなわち、ろう接ユニットミラー５４は、ろう接用レーザ光４４ａを鉛直方向下方に向けて反射する。
　ユニットケース５２の前面には、詳しくは後述するワイヤガイド用移動板６２を介して、ワイヤガイド部３６が取り付けられている。ワイヤガイド部３６には、送風管５６および送風管５６にアルゴンガスを送風する送風機５８（図４参照）が取り付けられている。送風機５８は、ろう接制御装置４６により制御される。
　本実施形態では、ろう接用レーザ光４４ａをワイヤ５０に向けて照射するためのろう接用レーザ光照射ユニットは、ろう接用レーザ光照射部４４、ヘッド本体ミラー４８およびろう接ユニットミラー５４を備えて構成されている。
　ワイヤガイド部３６は、ワイヤ５０を所定位置Ｐ１に向けてガイドする。ワイヤ送り装置４２およびワイヤガイド部３６によって、ワイヤ５０を所定位置に送り出すワイヤ送り部が構成されている。本実施形態では、ワイヤ５０のガイド先である上記所定位置Ｐ１は、ろう接ユニットミラー５４により反射されてろう接ユニット３２から下方に照射されるろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２と同じ位置である。
　送風管５６は、ろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２を中心として、進行方向前方から後方に指向して送風が行われるように設けられている（図１参照）。また、送風管５６は、ろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２を中心として、ろう接装置１０の右方から左方に指向して送風が行われるように設けられている（図２参照）。本実施形態では、ろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２に向けて送風する送風部は、送風管５６および送風機５８を備えて構成されている。
　サイドパネル１８とルーフパネル２０とを接合したときにサイドパネル１８の表面およびルーフパネル２０の表面に付着もしくは生成するすす等の異物は、送風管５６からの送風により除去レーザヘッド１６の方向に飛ばされる。
　ろう接ユニット回転部３４は、ヘッド本体ケース４０の前面に回転可能に取り付けられた回転板６０および回転板６０を回転させるモータ６１（図４参照）を備える。モータ６１の駆動は、ろう接制御装置４６により制御される。回転板６０には、ヘッド本体ミラー４８で前方向に反射されたろう接用レーザ光４４ａを通過させるための孔（図示せず）が形成されている。
　ワイヤガイド移動部３８は、ろう接ユニット３２のユニットケース５２の前面にろう接用レーザ光４４ａの照射方向と平行に移動可能に取り付けられたワイヤガイド用移動板６２を備える。ワイヤガイド用移動板６２の前面には、ワイヤガイド部３６が取り付けられている。
　また、ワイヤガイド移動部３８は、ワイヤガイド用移動板６２を移動させるモータやギヤ等から構成されるワイヤガイド用移動機構６４を備え（図４参照）、ワイヤガイド用移動機構６４は、ろう接制御装置４６により制御される。ワイヤガイド部３６は、ワイヤガイド用移動機構６４によりワイヤガイド用移動板６２が移動することで、ろう接用レーザ光４４ａの照射方向と平行方向に移動する。
　本実施形態では、ろう接ヘッド１４は、除去レーザヘッド１６に比べて重くなるように構成されている。さらに、ロボット２２の第１アーム２２ａないし第４アーム２２ｄは、第４アーム２２ｄを根元側とした片持ち状態で構成されているので、第４アーム２２ｄの根元部に負荷による最大のモーメントがかかる構成となっている。
　本実施形態では、第１アーム２２ａは、除去レーザヘッド１６よりも上記根元部に近い側でろう接ヘッド１４を保持するようにしている（図２参照）。これにより、除去レーザヘッド１６よりも上記根元部から遠い側でろう接ヘッド１４を保持するものに比べて、各アーム２２ａ～２２ｄにかかるモーメントを小さくすることができ、各アーム２２ａ～２２ｄの耐久性を向上することができる。
　［除去レーザヘッド］
　除去レーザヘッド１６は、除去レーザヘッド本体６６および除去レーザユニット６８を備える。除去レーザヘッド１６は、ろう接ヘッド１４よりも左方に配置されている。すなわち、ろう接ヘッド１４と除去レーザヘッド１６は、左右方向において互いにオフセットした位置に配置されている（図２参照）。
　除去レーザヘッド本体６６は、装置取付板２８の後側部に取り付けられており、除去制御装置７０を備えている（図４参照）。
　除去レーザユニット６８は、除去レーザヘッド本体６６に取り付けられ、除去レーザ用ケース７２を備える。除去レーザ用ケース７２の内部には、除去レーザ光７４ａを前方寄りの斜め下方（Ｄ５方向）に向けて照射する除去レーザ光照射部７４が配設されているほか、第１ミラー７６および第２ミラーとしてのガルバノミラー７８が配設されている。除去レーザ光照射部７４およびガルバノミラー７８は、除去制御装置７０により制御される。
　第１ミラー７６は、除去レーザ光照射部７４から斜め下方（Ｄ５方向）に照射された除去レーザ光７４ａを９０°向きを変えて第１ミラー７６の斜め前方に配置されるガルバノミラー７８に向けて反射する。ガルバノミラー７８は、第１ミラー７６により斜め前方に反射された除去レーザ光７４ａをルーフパネル２０の表面に向けて反射する。除去レーザ光７４ａがルーフパネル２０に向けて照射されると、ルーフパネル２０の表面に付着したすす等の異物が除去される。
　ガルバノミラー７８は、反射角を変更可能な一対の反射ミラーからなる公知の構造のものであるが、図１等においては簡略化して示してある。便宜上、ガルバノミラー７８は、左右方向に指向する第１軸７８ａおよび前後方向に指向する第２軸７８ｂの周りに回転ないし揺動することが可能な構成となっているものとして説明する。
　ガルバノミラー７８を第２軸７８ｂの周りに周期的に揺動させることによって、除去レーザ光７４ａを左右方向に所定幅で走査することができる。
　ガルバノミラー７８を第１軸７８ａの周りに回転することによって、除去レーザ光７４ａの反射角度を変更することができる。ガルバノミラー７８が図１に示される第１軸７８ａ周りの回転位置にあるとき、第１ミラー７６によって反射された除去レーザ光７４ａは、ガルバノミラー７８によって９０°向きを変えて鉛直方向Ｄ７と角度θをなすＤ５方向に反射され、照射位置Ｐ３に照射される。
　ガルバノミラー７８は、ろう接装置１０が接合部の始端位置にある状態から接合部の終端位置の直前までの間、換言すれば、ワークの接合始端からワークの接合終端の直前までの間、この回転位置に保持される。そして、ろう接装置１０が接合部の終端位置に至ると、ガルバノミラー７８は別の回転位置に変更される。この別の回転位置では、ガルバノミラー７８に入射する除去レーザ光７４ａとガルバノミラー７８から出射する除去レーザ光７４ａとがなす角度は、９０°よりも小さくなる。
　上記角度θは３０°～５５°の範囲内の値とするのが好ましい。これにより、特に接合部の始端における異物を良好に除去することができる。サイドパネル１８とルーフパネル２０との接合部の始端は、下方に折れ曲がるように屈曲ないし湾曲した形状となっているからである（図６参照）。
　除去レーザ光７４ａの照射方向（Ｄ５方向）がろう接用レーザ光４４ａの照射方向である鉛直方向Ｄ７に対して角度θだけ傾斜していることで、除去レーザ光７４ａの照射位置Ｐ３を、ろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２後方の近接した位置とすることができる。これにより、接合部の始端に限らず、湾曲部を有し得る接合部の広い範囲で、異物を良好に除去することができる。ろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２と除去レーザ光７４ａの照射位置Ｐ３との距離は、両者を可及的に近接させるべく、例えば５～３０ｍｍ程度とするのが好ましい。
　なお、ろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２と除去レーザ光７４ａの照射位置Ｐ３とを可及的に近接させることで、接合部を始端から終端まで接合し異物を除去するのに必要なろう接装置１０の移動距離を可及的に短くすることも可能になる。
　本実施形態では、ルーフパネル２０の表面に付着した異物を除去する除去レーザ光７４ａをルーフパネル２０の表面に向けて照射するための除去レーザ光照射ユニットは、除去レーザ光照射部７４、第１ミラー７６およびガルバノミラー７８を備えて構成されている。
　除去レーザ用ケース７２の下部には吸引部８０が設けられている。吸引部８０は、除去レーザ光７４ａにより除去された異物を吸引するものであり、吸引部８０の駆動は、除去制御装置７０により制御される。
　図３に示されるように、サイドパネル１８がルーフパネル２０より上方に突出している部分を接合する場合等には、ろう接制御装置４６は、モータ６１を駆動して、ろう接ユニット３２のユニットケース５２が取り付けられた回転板６０を回転させる。
　回転板６０の回転によりろう接ユニット３２が回転すると、ワイヤ５０も回転する。そして、必要に応じて、ワイヤガイド移動部３８によりワイヤガイド部３６の上下方向を調整する。ワイヤ５０が接合部に当接するとモータ６１にかかる負荷が増加するので、ろう接制御装置４６は、モータ６１の負荷の増加を検出することでワイヤ５０が接合部に当接したことを検出して、モータ６１の駆動を停止し、この位置で接合を行うようにする。
　［パネル接合］
　ろう接装置１０によりサイドパネル１８とルーフパネル２０とを接合する場合、まず、ロボット制御装置２４は、ロボット２２を駆動して、ろう接装置１０を接合部の始端位置にセットする。
　このとき、ろう接装置１０は、図１および図２に示される姿勢でロボット２２の第１アーム２２ａに支持されている。また、除去レーザユニット６８のガルバノミラー７８は、第１軸７８ａ周りの所定の回転位置に設定されており、第１ミラー７６から入射されるレーザ光を斜め下方のＤ５方向に反射することができるようになっている。
　次に、ロボット制御装置２４は、サイドパネル１８とルーフパネル２０とを接合するための所定の経路に沿って進行方向にろう接装置１０を移動させるようにロボット２２を駆動する。
　ろう接制御装置４６は、ろう接装置１０の移動に合わせて、ワイヤ送り装置４２を駆動してワイヤ５０を送るとともに、ろう接用レーザ光照射部４４および送風機５８を駆動する。
　また、除去制御装置７０は、除去レーザ光照射部７４、ガルバノミラー７８および吸引部８０を駆動する。ガルバノミラー７８は第２軸７８ｂの周りに周期的に揺動され、除去レーザ光７４ａが左右方向に走査される。
　ろう接装置１０が接合部の終端位置に至ると、図７に示されるように、ロボット制御装置２４は、ロボット２２のアーム２２ａ～２２ｄを駆動して、ろう接装置１０の下部が上部よりも進行方向後方に位置するようにろう接装置１０を傾斜させる。それと同時に、除去制御装置７０は、ガルバノミラー７８を第１軸７８ａの周りに回転させ、ガルバノミラー７８に入射する除去レーザ光７４ａとガルバノミラー７８から出射する除去レーザ光７４ａとがなす角度を９０°より小さくする。
　上記ろう接装置１０の傾斜およびガルバノミラー７８の回転により、ガルバノミラー７８によって反射される除去レーザ光７４ａは、進行方向後方寄りの斜め下方（Ｄ８方向）に進む。除去レーザ光７４ａは、接合部の終端近傍の異物に照射され、異物は良好に除去される。サイドパネル１８とルーフパネル２０との接合部の終端は、下方に折れ曲がるように屈曲ないし湾曲した形状となっているからである。
　［ろう接用レーザ光照射工程］
　ろう接用レーザ光照射部４４は、ろう接用レーザ光４４ａをヘッド本体ミラー４８に向けて下方に照射する。ろう接用レーザ光照射部４４から照射されたろう接用レーザ光４４ａは、ヘッド本体ケース４０の内部に入り、ヘッド本体ミラー４８によりろう接ユニットミラー５４に向けて前方に反射される。
　ヘッド本体ミラー４８により前方に反射されたろう接用レーザ光４４ａは、ろう接ユニット３２のユニットケース５２の内部に入り、ろう接ユニットミラー５４により鉛直下方に反射されて、照射位置Ｐ２に照射される。
　ろう接用レーザ光４４ａの照射により、接合部の所定位置Ｐ１に送り出されたワイヤ５０は溶融する。ろう接装置１０が移動して、ワイヤ５０が溶融した部分にろう接用レーザ光４４ａが照射されなくなると、ワイヤ５０が溶融した部分は凝固してビードＢＤが成形され、サイドパネル１８とルーフパネル２０とが接合される（図５参照）。なお、図５では、ワイヤ５０の図示を省略している。
　送風機５８は、送風管５６にアルゴンガスを送風する。送風管５６を通ったアルゴンガスは、ろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２に向けて送風される。この送風により、ビードＢＤが成形される工程で発生するすす等の異物を送風方向Ｄ６に飛ばす（図５参照）。飛ばされた異物は、図５に二点鎖線で示すルーフパネル２０の異物付着エリアＡ１に付着する。本実施形態では、送風機５８により送風する気体はアルゴンガスとしたが、他の不活性ガス等の気体でもよい。
　［除去レーザ光照射工程］
　除去レーザ光照射部７４は、除去レーザ光７４ａを第１ミラー７６に向けて前方寄りの斜め下方（Ｄ５方向）に照射する。除去レーザ光照射部７４から照射された除去レーザ光７４ａは、第１ミラー７６によりガルバノミラー７８に向けて斜め前方に反射される。
　ガルバノミラー７８は、入射した除去レーザ光７４ａを前方寄りの斜め下方（Ｄ５方向）に反射するとともに、除去レーザ光７４ａを左右方向に走査する。ろう接装置１０が進行方向に移動するに伴い、ガルバノミラー７８も進行方向に移動する。すなわち、ガルバノミラー７８は、進行方向に移動しながら除去レーザ光７４ａを左右方向に走査するので、除去レーザ光７４ａの走査経路Ｒ１は、図５に示すような走査経路となり、走査領域ＳＡ内を一様に照射することができる。
　なお、除去レーザ光７４ａをビードＢＤの上も走査するようにしてもよく、この場合、例えば、ビードＢＤ上に形成された酸化被膜を除去レーザ光７４ａにより除去するようにしてもよい。
　除去レーザ光７４ａが、走査領域ＳＡ内にてルーフパネル２０の異物付着エリアＡ１に付着した異物に照射されると、異物は、吹き飛ばされるか、除去レーザ光７４ａのエネルギーを吸収する。除去レーザ光７４ａのエネルギーが異物に吸収されて熱エネルギーに変化すると、異物がプラズマ化されるので、異物をアブレーション（溶撥）により除去することができる。
　吸引部８０は、除去レーザ光７４ａによりルーフパネル２０から吹き飛ばされた異物を吸引する。これにより、除去した異物が再びルーフパネル２０に付着するのを防止することができる。
　本実施形態では、接合始端から接合終端の直前まで、ろう接用レーザ光４４ａの照射方向に対する除去レーザ光７４ａの照射方向を一定の角度θだけ傾斜させたが、接合始端と接合終端との間では、除去レーザ光７４ａの照射方向を鉛直方向Ｄ７として、ろう接用レーザ光４４ａの照射方向と平行にしてもよい。
　本実施形態によれば、ろう接装置１０によりサイドパネル１８とルーフパネル２０とを接合する工程で発生する異物を、ろう接装置１０に設けられた除去レーザヘッド１６により同じ工程中で除去することができるので、接合工程とは別に異物除去工程を設けるものに比べて、工数を削減し、コストダウンを図ることができる。
　また、除去レーザ光７４ａの照射位置Ｐ３をろう接用レーザ光４４ａの照射位置Ｐ２に可及的に近接させることができるので、サイドパネル１８とルーフパネル２０との接合端部を含めて接合部の広い範囲で異物を良好に除去することができる。
　本発明に係るろう接装置およびろう接方法は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (10)

  1. 　進行方向に移動しながら所定位置でろう材を溶融してワークを接合するろう接装置であって、
    　前記ろう材を前記所定位置で溶融するためのろう接用レーザ光を照射するろう接用レーザ光照射ユニットと、前記ワークを接合するときに前記ワークの表面に付着もしくは生成した異物を除去するための除去レーザ光を前記異物に向けて照射する除去レーザ光照射ユニットとを備え、
    　前記ワークに対する前記除去レーザ光の照射方向は、前記ワークに対する前記ろう接用レーザ光の照射方向に対して、前記除去レーザ光の照射位置が前記ろう接用レーザ光の照射位置に近接する向きに所定角度傾斜している、ろう接装置。
  2. 　請求項１記載のろう接装置において、
    　前記所定角度は３０°～５５°の範囲内である、ろう接装置。
  3. 　請求項１記載のろう接装置において、
    　前記除去レーザ光の照射位置と前記ろう接用レーザ光の照射位置は、５～３０ｍｍ離間している、ろう接装置。
  4. 　請求項１記載のろう接装置において、
    　前記除去レーザ光照射ユニットは、前記除去レーザ光が前記進行方向に対して左右方向に所定幅で走査することが可能に構成されている、ろう接装置。
  5. 　請求項１記載のろう接装置において、
    　前記除去レーザ光照射ユニットは、前記ろう接用レーザ光の照射方向と前記除去レーザ光の照射方向とがなす角度を変更可能なガルバノミラーを備える、ろう接装置。
  6. 　請求項１記載のろう接装置において、
    　前記除去レーザ光により除去された前記異物を吸引する吸引部を備える、ろう接装置。
  7. 　請求項１記載のろう接装置において、
    　前記ろう接用レーザ光の照射位置に向けて送風する送風部を備える、ろう接装置。
  8. 　進行方向に移動しながら所定位置でろう材を溶融してワークを接合するろう接方法であって、
    　前記ろう材を前記所定位置で溶融するためのろう接用レーザ光を照射するろう接用レーザ光照射工程と、前記ワークを接合するときに前記ワークの表面に付着もしくは生成した異物を除去するための除去レーザ光を前記異物に向けて照射する除去レーザ光照射工程とを含み、
    　少なくとも前記ワークの接合始端において、前記ワークに対する前記除去レーザ光の照射方向は、前記ワークに対する前記ろう接用レーザ光の照射方向に対して、前記除去レーザ光の照射位置が前記ろう接用レーザ光の照射位置に近接するように所定角度傾斜している、ろう接方法。
  9. 　請求項８記載のろう接方法において、
    　前記ワークの接合始端から前記ワークの接合終端の直前までの間、前記ワークに対する前記除去レーザ光の照射方向は、前記ワークに対する前記ろう接用レーザ光の照射方向に対して、前記除去レーザ光の照射位置が前記ろう接用レーザ光の照射位置に近接するように所定角度傾斜している、ろう接方法。
  10. 　請求項８記載のろう接方法において、
    　前記ワークの接合終端において、前記ろう接用レーザ光の照射方向と前記除去レーザ光の照射方向とがなす角度を変更する、ろう接方法。
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