CN110446579A - 激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法、车辆的制造方法、轴承、机械及车辆 - Google Patents

激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法、车辆的制造方法、轴承、机械及车辆 Download PDF

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Abstract

激光焊接装置(1)具有：激光焊接头(5)，其对加工物(10)照射激光；焊接填料进给机构(6)，其向实施激光焊接的位置供给焊接材料；和中空移动机构(100)，其使包含激光焊接头和焊接填料进给机构的焊接单元(50)移动，并且具有能够供激光焊接头和焊接填料进给机构的各自的线材(41、62)穿插的穿插部(3a)。

Description

激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方 法、机械的制造方法、车辆的制造方法、轴承、机械及车辆
技术领域
本发明涉及激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法、车辆的制造方法、轴承、机械及车辆，尤其涉及对加工物主体进行圆环状或S字形状等任意形状的激光加工的技术。
本申请基于2017年3月31日提出申请的日本特愿2017-071614号而主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
例如，在专利文献1中，记载有通过使工件旋转且激光仅沿Z方向(铅垂方向)移动而对管状(圆筒状)工件进行激光焊接的装置。在专利文献2中，记载有通过使工件旋转且激光仅沿X方向(相对于铅垂方向呈直角的水平方向)移动而对管状(圆筒状)工件进行激光焊接的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-001068号公报
专利文献2：日本特开2015-226925号公报
发明内容
本发明的方案的目的在于提供一种适于装置的小型化的、且适于比较大型的加工件的、及/或有利于光缆和材料的处理的激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法以及车辆的制造方法。本发明的方案的其他目的在于提供一种能够制造高品质的产品的激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法以及车辆的制造方法。本发明的方案的另一其他目的在于提供一种高品质的轴承、机械以及车辆。
本发明的第1方案中的激光加工装置具备：具有射出激光的射出部的头部；安装于上述头部的光缆；安装于上述头部、且引导材料朝向目标部件的供给的喷嘴；具有驱动部的移动机构；和控制部。上述移动机构具有：第1机构，其能够供上述头部至少在二维平面内曲线地移动；和第2机构，其具有旋转轴，且能够供上述头部伴随着上述光缆及上述材料而绕上述旋转轴旋转360°以上。上述控制部具有姿势控制模式，在该姿势控制模式中，以在上述头部至少在上述二维平面内曲线地移动的过程中上述头部绕上述旋转轴旋转的方式，控制上述移动机构。
本发明的第2方案为对加工物实施激光焊接的激光焊接装置，具有：激光焊接头，其对上述加工物照射激光；焊接填料进给机构，其向实施上述激光焊接的位置供给焊接材料；和中空移动机构，其使包含上述激光焊接头和上述焊接填料进给机构的焊接单元移动，并且具有能够供上述激光焊接头和上述焊接填料进给机构的各自的线材穿插的穿插部。
本发明的第3方案为使用了上述的激光焊接装置的激光焊接方法，以上述激光焊接头的激光的照射方向和上述焊接填料进给机构的焊接填料的进给方向相对于上述激光焊接头的行进方向成为固定的方式使上述中空移动机构和二维致动器同步地驱动。
本发明的第4方案为使用了上述的激光焊接装置的激光焊接方法，以上述激光焊接头的激光的照射方向和上述焊接填料进给机构的焊接填料的进给方向相对于上述激光焊接头的行进方向成为固定的方式使上述中空移动机构和三维致动器同步地驱动。
本发明的第5方案中的轴承具有内圈、外圈、滚子、支柱及侧板，且具有将支柱和侧板焊接在一起的焊接部，仅在支柱的周围具有上述焊接部。
本发明的第6方案中的轴承是使用上述的激光加工装置或激光焊接装置而制造的。
本发明的第7方案中的机械是具备上述的轴承的机械。
本发明的第8方案中的车辆是具备上述的轴承的车辆。
本发明的第9方案中的轴承的制造方法是使用上述的激光加工装置或激光焊接装置的制造方法。
本发明的第10方案中的机械的制造方法是使用上述的激光加工装置或激光焊接装置的制造方法。
本发明的第11方案中的车辆的制造方法是使用上述的激光加工装置或激光焊接装置的制造方法。
发明效果
根据本发明的方案，能够提供适于装置的小型化的、且适于比较大型的加工物的、及/或有利于光缆和材料的处理的激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法以及车辆的制造方法。另外，根据本发明的方案，能够提供可制造高品质的产品的激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法以及车辆的制造方法。另外，根据本发明的方案，能够提供高品质的轴承、机械以及车辆。
附图说明
图1A是表示本发明的实施方式的激光加工装置(激光焊接装置)的示意图。
图1B是激光焊接装置的XYZ载台的大致说明图。
图2是表示激光加工时的头部的动作的图。
图3是表示姿势控制模式中的、激光加工时的头部的动作的图。
图4是表示姿势控制模式中的、激光加工时的头部的动作的图。
图5是表示空腔单元的多个例子的示意图。
图6是作为加工对象的一个例子而示出超大型滚子轴承的示意图。
图7A是表示MAG焊接中的焊接部分的示意图。
图7B是表示激光焊接中的焊接部分的示意图。
图8是表示以往的激光焊接装置的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的激光加工装置(激光焊接装置)的实施方式。此外，本发明并不被本实施方式限定解释，能够在本发明的范围内适当进行设计变更。
在本说明书中，激光加工装置是使用激光和加工用材料来对目标部件进行规定处理的装置。在一个例子中，激光加工装置是向目标部件上的加工位置供给作为材料的填充金属(线材、焊接材料、填充材料)和激光能量来进行焊接处理的激光焊接装置。在激光焊接装置中，作为能量源的激光从激光头的射出部朝向加工件照射。加工件的一部分及/或填充金属被熔融，然后，熔融的材料凝固。激光焊接装置为激光焊接与其他焊接的复合型焊接装置，例如能够包含将激光焊接和电弧焊接组合而成的激光·电弧复合焊接用的装置。在其他例子中，激光加工装置能够适用于三维印刷***等使用激光和材料来进行焊接处理以外的加工的装置。
在一个实施方式中，如图1A所示，激光焊接装置(激光加工装置)1具备：对加工件10照射激光(激光束)51的激光焊接头(激光头、头部)5；和向实施激光焊接的位置供给焊接材料的焊接填料进给机构(进给部)6。头部5具有射出激光51的射出部(射出面、顶端元件)5a。焊接填料进给机构6的至少一部分安装于激光焊接头5。在一个例子中，在头部5安装有光缆(激光传送用光纤线缆)41和喷嘴(材料引导件)61。喷嘴61引导朝向目标部件(加工件)10的加工用材料(填充材料)62的供给。通过焊接填料进给机构6的进给部功能而进给填充物62，从喷嘴61的顶端(喷嘴口)压出填充物62。喷嘴61使用托架(安装板)63而固定于头部5。头部5能够通过后述的移动机构(中空移动机构)100而移动。支承于头部5的喷嘴61能够与头部5一起移动。头部5和喷嘴61一体地动作，与之相随地，光缆41及材料(填充材料)62动作。例如，材料62能够包含线材及线材以外的材料(粉末材料、流动材料等)。
以往，如图8所示，对于为了将外形为圆筒状的部件与其他部件接合而呈圆环状地实施激光焊接，在旋转主轴16上固定加工件15，使加工件15旋转(箭头符号L方向)，将激光头12保持为固定姿势，由此得到圆环状的焊接轨迹14。通常，在激光焊接装置11中，为了避免来自加工件14表面的反射光直接返回到激光头12而将其损伤，而将激光照射轴相对于工件15表面的铅垂方向以固定的角度(头部轴倾斜角)D1倾斜。
在以往的激光焊接装置中，在对非常大的加工对象物(工件)的一部分实施圆环状的激光焊接时，使加工件旋转的机构大型化而激光焊接装置需要大的设置空间。另一方面，在通过使焊接头相对于固定的加工件旋转移动而呈圆环状进行激光焊接的情况下，若要为了将焊接头及焊接填料的进给方向保持为固定而使焊接头的轴旋转，则配线和线缆类的干涉、扭曲等成为阻碍。尤其在使用光纤传送式的激光的情况下，由于激光传送用光纤线缆抗物理力和弯曲弱，所以需要避免施加过度的力。
返回到图1A，在一个实施方式中，激光焊接装置(激光加工装置)1具备：具有马达等驱动部的移动机构(中空移动机构)100；和控制部(控制器)110。移动机构100具有第1机构2和第2机构3。第1机构2至少沿着规定的二维平面(例如XY平面)引导头部5。第2机构3具有旋转轴W，引导头部5的旋转。通过使用第1机构2，而头部5至少能够在二维平面(例如XY平面)内曲线地移动。通过使用第2机构3，而头部5能够伴随着光缆41及材料62绕旋转轴W旋转360°以上。可旋转范围例如为0°以上、大约360、390、420、450、480、510、540、570、600、630、660、690、或720°以下。上述数值为具有代表性的一个例子，可旋转范围并不限定于上述数值。追加说明，第1机构2能够构成为可一边使头部5在二维平面(例如XY平面、水平面)内移动、一边改变头部5在与二维平面正交的方向上的位置(例如Z方向的位置、铅垂方向)。第1机构2能够具有可沿X方向及Y方向移动的二维致动器(例如将XY载台、单轴致动器组合而成的单元)。或者，第1机构2能够具有可沿X方向、Y方向及Z方向移动的三维致动器(例如将XYZ载台、单轴致动器组合而成的单元)。或者，第1机构2能够为包含多关节机械手的结构。在单轴致动器的一个例子中，第1机构2能够包含将滚珠丝杠、线性引导件及支承轴承一体地组合而成的运载单元。
旋转轴W能够平行于与规定的二维平面(例如XY平面、水平面)正交的轴(例如Z轴、铅垂轴)而设定。旋转轴W伴随着使用了第1机构2的头部5的移动而移动。即，当头部5在二维平面上曲线地移动时，旋转轴W也与头部5的动作相应地在二维平面上曲线地移动。在一个例子中，旋转轴W与头部5的前部(激光51的射出侧的端部、射出部5a)相比，配置在后部(激光的输入侧的端部、安装有光缆41的一侧)附近。在其他例子中，旋转轴W配置在头部5的中心附近。在其他例子中，旋转轴W与头部5的后部相比，配置在头部5的前部附近。例如，旋转轴W以与头部5的主体的前部、中央部或后部交叉的方式设定。或者，旋转轴W以不与头部5的主体实质交叉的方式，设定在从头部5的主体离开的位置。
在一个例子中，激光焊接装置(激光加工装置)1具有头部轴倾斜机构4，头部5及喷嘴61中的至少一个相对于旋转轴W倾斜地配置。例如，将头部5的中心轴相对于旋转轴W斜着配置，使得激光51实质斜着入射到加工件10的加工位置。实质避免了从加工件10反射的激光51朝向头部5，防止了因反射光对头部5造成的损伤。例如，将喷嘴61的中心轴相对于旋转轴W斜着配置，使得向加工件的加工位置实质斜着进给材料(填充材料)。由此，在加工件10与头部5之间恰当地配置材料61。激光51的能量恰当地传递到材料61，并且熔融的材料61被恰当地配置到焊接目标部分Q。
控制部110具有存储控制移动机构100的控制程序等的存储装置、和用于执行控制程序的处理器(processor、processing circuitry、circuitry)。控制部110具有以在头部5至少在二维平面内曲线地移动的过程中头部5绕旋转轴W旋转的方式控制移动机构100的姿势控制模式。
在一个例子中，如图2及图3所示，控制部110在姿势控制模式下，以在头部5至少在二维平面内曲线地移动的过程中头部5的射出部5a及喷嘴61的顶端中的至少一个持续位于目标部件上的加工位置(焊接位置)P的前方(头部5的移动方向上的前方)的方式，控制移动机构100。例如，在焊接处理中，头部5的射出部5a及喷嘴61的顶端双方持续位于目标部件上的加工位置(焊接位置)P的前方(头部5的移动方向上的前方)。
在一个例子中，如图3所示，射出部5a及喷嘴61的顶端的位置为在焊接目标部分(目标线)Q中的直线部分中、该直线的延长线上的相对于加工位置P的前方位置(头部5的移动方向上的前方位置)。或者，其位置为在目标线Q的曲线部分中、该曲线的切线方向上的相对于加工位置P的前方位置。在目标线Q的曲线部分中沿着其切线方向，将激光从加工位置P的前方朝向加工位置P照射，并且沿着其切线方向供给材料(填充材料)。通过将头部5的姿势相对于加工位置P保持为相同，而对焊接目标部分Q整体实施高品质且均质的焊接。在其他例子中，能够将头部5相对于加工位置P设定成与上述姿势不同的姿势。根据目标部件的形状等加工条件来设定头部5的姿势，由此恰当地管理激光51的照射方向及材料(填充材料)的供给朝向。
在图4所示的姿势控制模式的一个例子中，焊接目标部分(目标线)Q具有包围中心位置S的圆环状的形状。即，需要在圆环的整周范围内进行焊接加工。通过使用第1机构2，在XY平面内，头部5在包围中心位置S的圆状的路线(path)上移动(环绕动作400)。此时，头部5的旋转轴W也在圆状的路线“T”上移动。通过使用第2机构3，头部5能够在圆状路线上的任一位置绕旋转轴W旋转360°以上(旋转动作410)。即，在旋转轴W处于圆状的路线T上的任一位置的情况下，头部5均能够绕旋转轴W旋转360°以上。由此，能够控制头部5相对于目标位置(加工位置)P的姿势(朝向)。即，管理相对于目标部件的激光照射方向及材料(填充材料)供给朝向。即使是大型的加工件10，也不用使该加工件10移动就会在圆状的路线整体范围内将头部5相对于加工件(目标部件)10的加工位置P保持为恰当的姿势。其结果为，对焊接目标部分Q整体实施高品质且均质的焊接。此外，目标线并不限于圆环状，例如也能够适用于四边形状和波形状。能够对具有任意接合面的部件彼此实施激光焊接。
返回到图1A，在一个实施方式中，第2机构3具有支承于第1机构2且与头部5连结的空腔单元(中空单元)30。在一个例子中，空腔单元30包含旋转体(中空轴)31、支承体32和马达33。支承体32支承于第1机构2。旋转体31旋转自如地支承于支承体32。头部5固定于旋转体31。马达33的驱动力被传递到旋转体31。头部5伴随着旋转体31的旋转而旋转。旋转体31的旋转轴与头部5的旋转轴W一致。经由空腔单元30而引导头部5的绕旋转轴W的旋转。空腔单元30能够构成为经由齿轮或带等传递部件将马达33的驱动力传递到旋转体31。或者，空腔单元30能够包含将旋转体31、支承体32和马达33一体地组合而成的中空马达。在其他例子中，空腔单元30能够为与上述不同的结构。
空腔单元30能够具有至少沿着旋转轴W设置的空腔(穿插部)3a。如图5的多个例子所示，空腔单元30能够具有设在沿着旋转轴W的方向上的作为第1侧的面(第1端面)的第1面30a上、且与空腔3a相连的开口30a1。空腔单元30能够具有设在沿着旋转轴W的方向上的作为第2侧的面(第2端面)的第2面30b上、且与空腔3a相连的开口30b1。在一个例子中，空腔单元30能够为具有管状的旋转体31、且作为空腔3a的贯穿孔设于旋转体31的结构。在其他例子中，空腔单元30能够为在具有管状以外的形状的部件上设有空腔3a的结构。替代及/或追加说明，空腔单元30能够为沿着轴向分割成多个部件的结构。在空腔单元30中，能够构成为分割出的多个部件可相互相对移动。
如图1A所示，安装于头部5的光缆41及材料(填充材料)62的一部分配置在空腔3a中。光缆41及材料62至少沿着旋转轴W配置，由此抑制头部5旋转动作时的、光缆41及材料62的动作。其结果为，减轻了头部5动作时的、对光缆41及材料62的负荷，防止了光缆41及材料62的破损等。另外，空腔3a也有利于装置整体的小型化。追加说明，激光焊接装置1能够构成为在第2机构3的空腔3a中，除了光缆41及材料62以外，还配置有头部5的主体的一部分。
在此，作为适用于激光加工装置(激光焊接装置)1的加工对象物，而能够列举用于制造大形滚子轴承、超大型滚子轴承、或轧机辊颈用轴承等轴承的加工件。使用激光加工装置1制造的轴承能够装备于机械及车辆。机械能够包含动力为人力的机械(器械)及使用人力以外的动力的机械。例如，作为机械，除了工作机械以外，也能够列举发电机、轧机等。另外，作为车辆，除了汽车、铁道车辆以外，也能够列举大型车辆、工程机械车辆等。另外，加工对象物能够包含用于制造支承风力发电机用轴和齿轮的部件的加工件等。替代性地，能够使上述以外的部件为加工对象物。例如，激光焊接装置1除了滚子轴承保持架支柱焊接以外，还能够利用于所有车辆部件(汽车部件)焊接。
在图6所示的一个例子中，超大型滚子轴承(圆柱滚子轴承)为加工对象的加工件。超大型滚子轴承具有配置在内圈与外圈之间的“滚子”。将***于滚子的支柱300的端部和板部件(侧板)310接合。为了实现该接合，而在支柱300的端部的整周范围内，对目标部分(圆形的目标线)Q实施焊接处理。在其他例子中，作为轴承而也能够适用于圆锥滚子轴承、滚子轴承以外的轴承等其他类型的轴承。
在圆锥滚子轴承的一个例子中，如图7A所示，在使用MAG焊接的情况下，在支柱300的端部的整体上堆放填充物(焊接部分320)。在该情况下，溅射直径比较大，热影响比较广。如图7B所示，在使用激光焊接的情况下，容易将焊接目标部分设定为所需最小限度，例如能够仅使支柱300的端部周围为焊接处理对象(焊接部分330)。即，在圆锥滚子轴承的一个例子中，图7B所示的轴承具有内圈250、外圈260、滚子270、支柱300及侧板310，仅在支柱300的端部周围设有焊接部分330。在该情况下，溅射直径微小，其量也比较少。因此，热影响比较窄。其结果为，在目标部件的整体范围内，实施高品质且均质的焊接，而能够期待高品质的产品。在其他例子中，也在轴承或轴承以外的加工件上的目标部件的整体范围内实施高品质且均质的焊接，而能够期待高品质的产品。
以下，说明与滚子轴承的焊接相关的一个例子。如图1A所示，在本例中，激光加工装置为对加工物10实施激光焊接的激光焊接装置1。激光焊接装置1具有：激光焊接头5，其对加工物10照射激光；焊接填料进给机构6，其向实施激光焊接的位置供给焊接材料62；和中空移动机构100，其使包含激光焊接头5和焊接填料进给机构6的焊接单元50移动，并且具有能够供激光焊接头5和焊接填料进给机构6的各自的线材41、62穿插的穿插部3a。中空移动机构100具有与焊接单元50连结的中空轴31、和使其旋转的马达33。在一个例子中，中空移动机构100能够具有可使焊接单元50旋转的中空马达。喷嘴61相对于旋转轴W倾斜地配置。激光焊接装置1为了实现对加工物(工件、目标部件)实施激光焊接的目的，而具有：将激光焊接头5和焊接填料进给机构6向铅垂方向下方倾斜地安装的头部轴倾斜机构(倾斜机构)4；具有使头部轴倾斜机构4旋转的旋转轴W的中空单元30；和沿着要实施激光焊接的工件10的平面位置使旋转的头部轴倾斜机构4旋转的XYZ载台(三维致动器)2。替代性地，能够代替XYZ载台而使用将二维致动器、三维致动器、及/或单轴致动器组合而成的单元。此外，XYZ载台2、中空单元30、激光焊接头5及焊接填料进给机构6的驱动控制由控制部110控制。
如图1B所示，XYZ载台2能够沿XYZ方向三维地移动，X方向直动机构21以在XYZ载台2内、且沿与铅垂方向成直角的水平方向平面移动的方式安装。Y方向直动机构22以在XYZ载台2内、且在与X方向不同的方向上沿与铅垂方向成直角的水平方向平面移动的方式安装。
这些X方向直动机构21和Y方向直动机构22一边以旋转轴W的中心描绘圆的方式向平面的X方向和Y方向这两个方向驱动一边与旋转轴W同步旋转(参照图4的附图标记400和附图标记410的箭头)，激光焊接头5始终相对于工件10的焊接部位朝向规定方向。Z方向直动机构23以在XYZ载台2内、且向铅垂方向移动的方式安装。在开始焊接前以使激光51的焦点相对于工件10的焊接部位对准的方式驱动Z方向直动机构23，调整从激光焊接头5的激光照射位置。
头部轴倾斜机构4为具备激光焊接头5和供给焊接材料62的焊接填料进给机构6的共通的一体支承体，通过旋转驱动中空单元30的伺服马达33而能够向任意方向可动。另外，为了避免来自工件表面的反射光直接返回到激光焊接头5而相对于旋转轴W的轴向设置固定的角度(头部轴倾斜角)D2地安装激光照射轴。
中空单元30(中空轴31)在从旋转轴W的轴向观察时，具有中空且圆形(环)状的外周面，在其外周面的上方安装有板状的头部轴倾斜机构4，该头部轴倾斜机构4为XYZ载台2所具备，且从该外周面的下方突出。该中空单元30具有当伺服马达33驱动时以旋转轴W为中心而与头部轴倾斜机构4的旋转同步地沿着圆形状的外周(环)面旋转的构造的齿轮。
像这样，由于不使工件10旋转，所以能够谋求装置的小型化。另外，通过使用将成为旋转轴W的轴中心部分设为中空状的穿插部3a的中空单元30，而能够使焊接填丝62、激光传送用光纤线缆41等贯穿于穿插部3a。由此，即使激光焊接头5如圆形焊接那样360度旋转，也不会对焊接填丝62、激光传送用光纤线缆41等线材过度施加负荷。因此，能够避免激光传送用光纤线缆41等配线扭曲而破损。另外，在从工件10隔开距离地配置激光焊接头5的情况下，能够在中空单元30的中空部分的穿插部3a中***头部5的一部分(参照图4)。
激光焊接头5具有向旋转轴W的轴向下侧突出的杆状形状，以能够通过头部轴倾斜机构4而相对于旋转轴W改变角度的方式安装。在该激光焊接头5中，从未图示的激光振荡装置经由激光传送用光纤线缆41而传送激光。另外，在激光焊接头5配置有多个使激光51收束至激光焊接所需强度的作为光学***的透镜。由此，激光焊接头5在将收束的激光51作为热源并会聚于工件10的状态下照射能量(激光)。激光51的射束点以极小的直径(例如直径为数百μm左右以下)高位置精度地照射。此外，通过在激光传送用光纤线缆41与激光焊接头5的结合部设置旋转联轴器，而能够防止激光传送用光纤线缆41扭曲而破损。
焊接填料进给机构6与头部轴倾斜机构4及激光焊接头5一起具有朝下倾斜姿势，通过安装板63而可动地安装。在本实施方式中，在焊接中，以头部轴倾斜角D2及焊接填料进给机构6的进给姿势被保持为规定姿势的方式使基于X轴方向和Y轴方向的平面移动与W轴的旋转同步，并且以激光51的照射方向和焊接填料进给机构6的进给方向相对于激光焊接头5的行进方向成为固定的方式驱动(参照图4)。另外，与焊接的速度相匹配地进给焊接填料。
焊接填料进给机构6进给的焊接材料使用一般以丝线进给的焊接填丝62。在焊接填料进给机构6设有确定进给该焊接填丝62的位置的焊接填料喷嘴61。
本实施方式的激光焊接方法通过将激光焊接头5和焊接填料进给机构6沿铅垂方向下方倾斜地安装的头部轴倾斜机构4、具有使头部轴倾斜机构4旋转的旋转轴W的中空单元30、和使沿着要实施激光焊接的工件10的平面位置旋转的头部轴倾斜机构4旋转的XYZ载台2的动作，对工件10呈圆环状实施激光焊接。此外，XYZ载台2、中空单元30、激光焊接头5及焊接填料进给机构6的驱动控制由控制部110控制。
以下，使用图4的示意图来说明使用了上述激光焊接装置1的激光焊接方法。
[焊接前]
(1)将工件10固定到载置台。在本实施方式中，焊接对象的工件10为金属制部件，在工件10上，在轴向上端面上存在多个作为进行焊接的部位的圆环状的焊接部位Q(参照图6、图7B)。作为这样的部件，例如具有滚子轴承中使用的保持架等。焊接支柱类型的滚子轴承用保持架由贯穿中空滚子的支柱和保持支柱的上下的侧板构成，一个侧板和支柱端部通过螺纹等而被固定，另一边通过焊接而被接合。
(2)在具有X-Y(平面)方向直动(移动)机构21、22及旋转轴W的XYZ载台2上放置搭载有激光焊接头5和焊接填料进给机构6的激光焊接装置1。此时，为了避免干涉和扭曲而使激光传送用光纤线缆41、焊接填丝62等贯穿中空单元30的中空部分的穿插部3a。
(3)调整X方向直动机构21和Y方向直动机构22，激光焊接头5相对于工件10的加工位置(焊接位置)P朝向预先规定的方向，并且为了避免来自工件表面的反射光直接返回到激光焊接头5，而相对于旋转轴W的轴向设置固定的角度(头部轴倾斜角)D2地安装激光照射轴。头部轴倾斜角D2例如为1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70或80°左右。上述值为具有代表性的数值的一个例子，倾斜角并不限定于上述。
(4)驱动Z方向直动机构23，以使激光51的焦点相对于工件10的焊接对象部位对准的方式预先调整激光焊接头5的位置。而且，以向加工位置P恰当地进给焊接填丝62的方式，调整焊接填料进给机构6及填充物喷嘴61的顶端位置和朝向。
[焊接中]
(1)当开始焊接动作时，控制部110如图4所示，以激光焊接头5一边相对于加工位置P保持固定朝向、一边描绘预先设定了加工位置P的焊接形状(在本实施方式中为工件10的上端面中的半径R的圆即圆Q)的方式，使XYZ载台2的X-Y方向直动机构21、22和中空轴3动作。
(2)具体地说，以旋转轴W的中心以X-Y平面状描绘圆的方式同步驱动X方向直动机构21和Y方向直动机构22，并进一步使旋转轴W同步旋转。即，基于XYZ载台2的W轴的移动轨迹(图4的虚线的圆)、和以在图4的虚线上移动的实线的圆示出的激光焊接头5的旋转同步。由此，激光焊接头5相对于加工位置P而保持固定朝向，且加工位置P在圆Q上移动。
(3)在焊接中，由于头部轴倾斜角D2及焊接填料进给机构6的姿势总是被保持为规定的姿势，所以激光51的反射光不会照射到激光焊接头5。另外由于焊接填丝62被恰当地向加工位置P连续地进给，所以能够相对于工件10进行旋转角360度以上的激光焊接。
附图标记说明
1 激光焊接装置(激光加工装置)
2 XYZ载台(XY载台)
4 头部轴倾斜机构
5 激光焊接头
6 焊接填料进给机构
10 工件(加工件)
100 中空移动机构

Claims (21)

1.一种激光加工装置，其特征在于，具备：
具有射出激光的射出部的头部；
安装于所述头部的光缆；
安装于所述头部、且引导材料朝向目标部件的供给的喷嘴；
具有驱动部的移动机构；和
控制部，
所述移动机构具有：
第1机构，其能够供所述头部至少在二维平面内曲线地移动；和
第2机构，其具有旋转轴，能够供所述头部伴随着所述光缆及所述材料而绕所述旋转轴旋转360°以上，
所述控制部具有姿势控制模式，在该姿势控制模式中，以在所述头部至少在所述二维平面内曲线地移动的过程中所述头部绕所述旋转轴旋转的方式，控制所述移动机构。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述第2机构具有支承于所述第1机构且与所述头部连结的空腔单元，
所述空腔单元至少沿着所述旋转轴设置，在其中具有配置所述光缆及所述材料的空腔。
3.如权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述头部及所述喷嘴相对于所述旋转轴倾斜地配置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述姿势控制模式中，以在所述头部至少在所述二维平面内曲线地移动的过程中所述头部的所述射出部及所述喷嘴的顶端中的至少一个持续位于加工位置的前方的方式，控制所述移动机构。
5.如权利要求1至3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述姿势控制模式中，对于曲线状的加工部位，以所述激光的照射方向沿着所述曲线的切线方向的方式，控制所述移动机构。
6.一种激光焊接装置，对加工物实施激光焊接，所述激光焊接装置的特征在于，具有：
激光焊接头，其对所述加工物照射激光；
焊接填料进给机构，其向实施所述激光焊接的位置供给焊接材料；和
中空移动机构，其使包含所述激光焊接头和所述焊接填料进给机构的焊接单元移动，并且具有能够供所述激光焊接头和所述焊接填料进给机构的各自的线材穿插的穿插部。
7.如权利要求6所述的激光焊接装置，其特征在于，
所述中空移动机构具有与所述焊接单元连结的中空轴、和使该中空轴旋转的马达。
8.如权利要求6所述的激光焊接装置，其特征在于，
所述中空移动机构具有能够使所述焊接单元旋转的中空马达。
9.如权利要求6至8中任一项所述的激光焊接装置，其特征在于，具有使所述焊接单元及所述中空移动机构移动的二维致动器。
10.如权利要求6至8中任一项所述的激光焊接装置，其特征在于，
具有使所述焊接单元及所述中空移动机构移动的三维致动器。
11.如权利要求6至10中任一项所述的激光焊接装置，其特征在于，
具有能够将所述激光焊接头相对于铅垂方向倾斜地安装的倾斜机构。
12.如权利要求6至11中任一项所述的激光焊接装置，其特征在于，
在作为所述激光焊接头的线材的激光传送用光纤线缆与所述激光焊接头的结合部具有旋转联轴器。
13.一种激光焊接方法，使用了权利要求9所述的激光焊接装置，所述激光焊接方法的特征在于，
以所述激光焊接头的激光的照射方向和所述焊接填料进给机构的焊接填料的进给方向相对于所述激光焊接头的行进方向成为固定的方式使所述中空移动机构和所述二维致动器同步地驱动。
14.一种激光焊接方法，使用了权利要求10所述的激光焊接装置，所述激光焊接方法的特征在于，
以所述激光焊接头的激光的照射方向和所述焊接填料进给机构的焊接填料的进给方向相对于所述激光焊接头的行进方向成为固定的方式使所述中空移动机构和所述三维致动器同步地驱动。
15.一种轴承，具有内圈、外圈、滚子、支柱及侧板，且具有将支柱和侧板焊接在一起的焊接部，所述轴承的特征在于，仅在支柱的周围具有所述焊接部。
16.一种轴承，其特征在于，
是使用权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置、或权利要求6至12中任一项所述的激光焊接装置而制造的。
17.一种机械，其特征在于，
具备权利要求15或16所述的轴承。
18.一种车辆，其特征在于，
具备权利要求15或16所述的轴承。
19.一种轴承的制造方法，其特征在于，
使用权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置、或权利要求6至12中任一项所述的激光焊接装置。
20.一种机械的制造方法，其特征在于，
使用权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置、或权利要求6至12中任一项所述的激光焊接装置。
21.一种车辆的制造方法，其特征在于，
使用权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置、或权利要求6至12中任一项所述的激光焊接装置。
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