JP2003205379A - レーザ溶接方法及びレーザ溶接用出射装置 - Google Patents
レーザ溶接方法及びレーザ溶接用出射装置Info
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Abstract
性の被溶接材同士をむらなく安定確実に溶接接合するこ
と。 【解決手段】 エアシリンダ38を往動させることによ
り、スライドブロック36を下降させ、出射ユニット1
0の先端部を上部被溶接材W1の上面に当接させる。こ
うして出射ユニット10が上部被溶接材W1に上から当
接して押し付けている状態の下でレーザ発振器を発振さ
せ、レーザ光を光ファイバ14を通して出射ユニット1
0へ導き、出射ユニット10の先端より出射して被溶接
材W1,W2に照射する。
Description
係わり、特にレーザ光に対してそれぞれ透過性および吸
収性の被溶接材同士を溶接するためのレーザ溶接方法お
よびレーザ溶接用出射装置に関する。
広く用いられているが、最近になって樹脂同士の接合に
も利用されてきている。レーザ溶接で樹脂同士を接合す
る場合、レーザ光に対して一方の樹脂は透過性で他方は
吸収性であることが条件となる。それらの樹脂を重ね合
わせて透過性の樹脂の上からレーザ光を照射すると、レ
ーザ光は透過性の樹脂を通って吸収性の樹脂に入射し、
吸収性の樹脂をレーザエネルギーで溶かす。そうする
と、その溶けた吸収性の樹脂を介して透過性の樹脂側に
もレーザエネルギーが及び、透過性の樹脂も溶ける。レ
ーザの照射を止めると、両樹脂の溶融部分が一体的に凝
固し、溶接接合が得られる。吸収性の樹脂の代わりに金
属等でも接合可能である。
この種のレーザ溶接法では、溶接結果が位置的にばらつ
いて溶接むらを起こしやすく、たとえば連続シーム溶接
において端から端まで全区間を通じて一定品質で溶接す
ることは非常に難しかった。
もので、レーザ光に対してそれぞれ透過性および吸収性
の被溶接材同士をむらなく安定確実に溶接接合できるよ
うにしたレーザ溶接方法およびレーザ溶接用出射装置を
提供することを目的とする。
めに、本発明のレーザ溶接方法は、レーザ光に対してそ
れぞれ透過性および吸収性の第1および第2の被溶接材
を重ね合わせ、所望の被溶接箇所またはその付近にて局
所的に前記第1の被溶接材を前記第2の被溶接材に押し
付けながら前記レーザ光を前記第1の被溶接材の上から
前記被溶接箇所に照射して、前記被溶接箇所にて少なく
とも前記第2の被溶接材を溶融させて前記第1の被溶接
材と前記第2の被溶接材とを接合する。
対してそれぞれ透過性および吸収性の第1および第2の
被溶接材を重ね合わせたワークに対して該レーザ光を照
射するに際して、被溶接箇所付近で第1の被溶接材を第
2の被溶接材に押し付けながら両者を密着させるように
したので、ばらつきやむらのない一定品質の溶接接合を
得ることができる。
ーザ溶接用出射装置は、レーザ光に対してそれぞれ透過
性および吸収性の第1および第2の被溶接材を重ね合わ
せて、前記第1の被溶接材の上から前記レーザ光を所望
の被溶接箇所に照射して前記被溶接箇所にて前記第1お
よび第2の被溶接材を溶接するためのレーザ溶接用の出
射装置において、前記レーザ光を外に出射するための出
射口を有する出射ユニットと、前記レーザ光の照射時に
前記出射ユニットの出射口付近の先端部を前記第1の被
溶接材に押し当てて前記第1の被溶接材を前記第2の被
溶接材に密着させるための加圧手段とを具備する。
それぞれ透過性および吸収性の第1および第2の被溶接
材を重ね合わせたワークに対して該レーザ光を照射する
に際して、出射ユニットの出射口付近の先端部を押し当
てて第1の被溶接材を第2の被溶接材に押し付けながら
両者を密着させるようにしたので、ばらつきやむらのな
い一定品質の溶接接合を得ることができる。
シーム溶接をより安定確実に行うために、好ましくは、
出射ユニットの出射口付近に、第1の被溶接材に加圧接
触しながら任意の方向に円滑に移動可能な滑動部材を備
える構成としてよい。この場合、滑動部材が転動体を含
む構成が好ましい。
射ユニットを支持するための支持部材と、支持部材を所
定の方向で直線的に案内するための案内部材と、支持部
材にバネ部材を介して結合され、支持部材を前記案内部
材に案内させながら所定の方向で駆動するためのアクチ
エータとを含むものであってよい。
接材に当接した後のバネ部材の変位量が所定値に達した
時にレーザ光の照射を開始させるためのタイミング信号
を発生する変位量検出手段を具備する構成も好ましい。
好適な実施形態を説明する。
溶接用出射装置の構成を示す。このレーザ溶接用出射装
置は、溶接用のレーザ光を出射する出射ユニット10
と、レーザ溶接時にこの出射ユニット10を被溶接材に
弾性的に押圧するための加圧部12とを有する。
部または出射口10a(図2)を有する円筒状のケーシ
ングを有し、上端部に光ファイバ14の一端部と接続す
るコネクタ16を取り付け、内部にはコリメータレンズ
18および集光レンズ20(図6)を配置している。光
ファイバ14の他端はレーザ発振器側の入射ユニット
(図示せず)に接続されている。レーザ発振器より発振
出力されたレーザ光LBが、入射ユニットおよび光ファ
イバ14を通って出射ユニット10に入り、出射ユニッ
ト10内の光学レンズ18,20を通って出射口10a
より外へ出射されるようになっている。
すように、出射口10aを形成する円形の中心開口を有
する円盤状のキャップ部材22が設けられ、出射口10
aを取り囲むように複数個たとえば90゜間隔で4個の
ボール状転動体24がキャップ部材22に取り付けられ
ている。より詳細には、図3に示すように、鋼球24を
回転可能つまり転動可能に保持する砲金26がボルト2
8によってキャップ部材22に取り付けられている。ま
た、キャップ部材22はリング状のロック部材30を介
して出射ユニット10のケーシング下端部に螺着されて
おり、出射ユニット10のケーシングに対するキャップ
部材24の突出量を調整できるようになっている。
るユニット支持部32と、このユニット支持部32に加
圧用のコイルバネ34を介して結合されたスライドブロ
ック36と、このスライドブロック36にピストンロッ
ド38aが結合されているエアシリンダ38と、このエ
アシリンダ38を固定保持する本体40とを有する。
の上端部を把持するようにして支持するユニット支持部
材42と、このユニット支持部材42のフランジ部42
a上に並んで垂直に立設された加圧用スライドシャフト
44および回り止用スライドシャフト46とで構成され
ている。両スライドシャフト44,46は、スライドブ
ロック36に固定された円筒状のリニアベアリング4
8,50にそれぞれ摺動可能に支持されている。
部バネ受け部材52が固着されており、この下部バネ受
け部材52にコイルバネ34の下端部が固定されてい
る。コイルバネ34は、垂直上方に延在して、直上に形
成されたスライドブロック36のざぐり孔36a内で上
部バネ受け部材54によりバネ上端部を固定保持されて
いる。上部バネ受け部材54はボルトからなり、そのネ
ジ軸部はざぐり孔36aの天井部に設けられた雌ネジ部
に螺合しながら貫通してキャップ状のバネ圧調整用回転
ツマミ56に結合されている。
体40側のガイド部材58に摺動可能に支持されてい
る。エアシリンダ38が作動し、ピストンロッド38a
が前進するとスライドブロック36がガイド部材58に
沿って下降し、ピストンロッド38aが後退するとスラ
イドブロック36がガイド部材58に沿って上昇するよ
うになっている。エアシリンダ38はたとえば複動形で
あり、その一対のポートが配管60,62を介してエア
シリンダ駆動用の空気圧回路(図示せず)に接続されて
いる。本体40は、一定の場所に固定設置される定置型
であってもよく、あるいはロボットアーム(図示せず)
に取り付けられて、X方向、Y方向、Z方向およびθ方
向で移動可能な可搬性のものでもよい。
ンサ64が取り付けられている。下部バネ受け部材52
には、定常時にフォトセンサ64をオフ状態にしておく
ための遮光板66が取り付けられている。フォトセンサ
64は信号線70を介して制御回路(図示せず)に接続
されている。これらフォトセンサ64および遮光板66
の作用は、後述する装置全体の作用の中で説明する。
の作用を説明する。
0の出射口の正面たとえば直下に被溶接材W1,W2を重
ね合わせてセットする。被溶接材W1,W2を固定するた
めにたとえば作業台68が用いられてよい。被溶接材W
1,W2の材質としては、上部被溶接材W1はレーザ光L
Bを透過するもの(たとえばレーザ光透過性の樹脂)が
選ばれ、下部被溶接材W2はレーザ光LBを吸収するも
の(たとえばレーザ光吸収性の樹脂)が選ばれる。
ザ溶接を行うには、上記のようなセッティング状態の下
で先ずエアシリンダ38を作動つまり往動させる。そう
すると、ピストンロッド38aが前進してスライドブロ
ック36が下降し、スライドブロック36に搭載されて
いる加圧用コイルバネ34、ユニット支持部32および
出射ユニット10も一緒に下降する。これによって、出
射ユニット10の先端部が被溶接材W1,W2に近づき、
終いには図4に示すように出射ユニット10の先端部に
取り付けられている転動体24が上部被溶接材W1の上
面に当接する。ここで、出射ユニット10の出射口10
aは、被溶接材W1,W2に設定された被溶接箇所Pw
(図6)と対向する。
の転動体24が上部被溶接材W1の上面に当接した後も
エアシリンダ38は応動または前進を継続する。これに
より、スライドブロック36がさらに下降し、加圧用コ
イルバネ34は上部バネ受け部材54を介してエアシリ
ンダ38からの加圧を受けて圧縮変形する。こうして、
出射ユニット10の先端部が上部被溶接材W1の上面に
当接している状態の下でスライドブロック36が沈降
し、その沈降距離つまり加圧用コイルバネ34の変位量
が所定値に達したところで、図5に示すように、下部バ
ネ受け部材52側の遮光板66がスライドブロック36
側のフォトセンサ66に対して相対的に上方へ退避し、
フォトセンサ64よりオン信号またはタイミング信号T
Sが発生される。
イミング信号TSが発生されると、その信号に応答して
レーザ電源部(図示せず)がレーザ発振器を駆動し、レ
ーザ発振器よりレーザ光LBが発振出力される。レーザ
発振器より発振出力されたレーザ光LBは、光ファイバ
14を通って出射ユニット10へ送られる。出射ユニッ
ト10内では、図6に示すように、光ファイバ14の先
端面より放射状に出たレーザ光LBがコリメータレンズ
18で平行光にされてから、集光レンズ20で集光され
る。
されたレーザ光LBは、すぐさま上部被溶接材W1に入
射し、上部被溶接材W1を透過して下部被溶接材W2に入
射する。下部被溶接材W2のレーザ光照射部分はレーザ
光LBのエネルギーによって溶ける。ここで、レーザ光
LBの照射位置つまり被溶接箇所Pw付近では、出射ユ
ニット10側からの加圧力により上部被溶接材W1が下
部被溶接材W2に押し付けられ、両被溶接材W1,W2は
隙間なく密着している。これにより、下部被溶接材W2
がレーザエネルギーを吸収して溶融すると、その溶融部
分を介してレーザ光LBのエネルギーが上部被溶接材W
1にも効率良く伝わり、上部被溶接材W1側も溶融する。
レーザ光LBの照射が止まると、あるいは照射位置がシ
フトすると、両被溶接材W1,W2の溶融部分が一体的凝
固して強固な接合が得られる。
けられているキャップ部材22の突出量を変えることに
より、出射ユニット10内の集光レンズ20から被溶接
材W1,W2までの距離を調整し、被溶接箇所Pw付近に
おけるレーザ光LBのビーム径を調整することができ
る。
パルスレーザ光のいずれでもよく、所定時間の経過後に
被溶接材W1,W2への照射を止められる。スポット溶接
の場合は、1つの被溶接箇所Pwに対するレーザ光LB
の照射を終えると、加圧部12において加圧動作を解除
する。すなわち、エアシリンダ38を復動させる。エア
シリンダ38の復動によって、出射ユニット10が上部
被溶接材W1から離され、上方の待機位置または原点位
置へ戻される。
LBを出射ユニット10を通して被溶接材W1,W2に照
射しながら、出射ユニット10を被溶接材W1,W2に押
し付けたまま設定ルート(被溶接箇所ルート)に沿って
移動させる。この平面移動は、本体40を支持するロボ
ット側で行ってよい。出射ユニット10の先端部に取り
付けられている転動体24が上部被溶接材W1上で転動
するので、被溶接材W1,W2側に横方向の応力をそれほ
ど与えずに、出射ユニット10を任意の方向へ円滑に移
動させることができる。しかも、移動中の全ての被溶接
箇所において、出射ユニット10の先端部が上部被溶接
材W1に加圧接触して下部被溶接材W2に密着させるの
で、被溶接材W1,W2の間に一定品質の安定強固なシー
ム溶接を施すことができる。
XYテーブルで構成することで、上記と同様のシーム溶
接を行うことができる。また、被溶接材W1,W2は平板
に限るものではなく、たとえば図7に示すように曲面体
であっても上記と同様のシーム溶接を行うことができ
る。スポット溶接においても、出射ユニット10を垂直
方向で上下移動させる形態に限定されるものではなく、
斜め方向または水平方向の移動で被溶接材に当てる形態
も可能である。
のレーザ光LBに対してそれぞれ透過性および吸収性の
被溶接材W1,W2に該レーザ光LBを照射するに際し
て、出射ユニット10の先端部を上部被溶接材W1の上
面に押し当てて上部被溶接材W1を下部被溶接材W2に密
着させるようにしたので、ばらつきやむらのない一定品
質の溶接接合を得ることができる。
4のバネ力を用いて出射ユニット10を被溶接材W1,
W2に当接ないし押圧させるため、被溶接材W1,W2
(特に上部被溶接材W1)に損傷を与えることなく良好
な密着接触を実現することができる。さらに、出射ユニ
ット10の先端部に転動体24を取り付けているため、
シーム溶接においては出射ユニット10を被溶接材W
1,W2に対して適正な押圧力を維持しつつ設定ルートに
沿って円滑移動させることができ、端から端まで全区間
を通して一定品質の良好なシーム接合を得ることができ
る。
は要素技術は一例であり、本発明の範囲内で種々の変形
が可能である。
り付ける転動体24として、硬球の代わりにキャスタ構
造のホイールや、図8および図9に示すような平行ペア
構造のホイールを用いることも可能である。図8およひ
図9において、72はピン、72aはピン軸(回転
軸)、74はコロ、76はOリングである。スポット溶
接用としては、転動体に代えてゴム等を先端(当接)部
材に用いてもよい。
振出力されたレーザ光を光ファイバ14を通して出射ユ
ニット10へ導いた。しかし、光ファイバ14を省いて
レーザ発振器と出射ユニットを直結する形態も可能であ
る。
たとえば引っ張りコイルバや板バネ等も使用可能であ
る。また、バネ部材のバネ変位量を検出するために、マ
イクロスイッチや各種位置センサあるいは圧力センサ等
も使用可能である。エアシリンダ38に代えて油圧シリ
ンダ、電気モータ等の他のアクチエータを用いることが
できる。
先端部を被溶接材に押し付けるようにしたが、出射ユニ
ット10と隣接する別個の部材を出射ユニット10に代
わる押圧手段とする構成も可能である。また、出射ユニ
ット10の出射口またはその付近から高圧のガスを噴射
して、そのガスの圧力を被溶接材に対する押圧手段とす
ることも可能である。
レーザ光に対してそれぞれ透過性および吸収性の被溶接
材同士をむらなく安定確実に溶接接合することができ
る。
置の構成を示す一部断面側面図である。
を示す図である。
ある。
部の状態を示す図である。
部の状態を示す図である。
トの作用を示す図である。
である。
図である。
断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 レーザ光に対してそれぞれ透過性および
吸収性の第1および第2の被溶接材を重ね合わせ、所望
の被溶接箇所付近で局所的に前記第1の被溶接材を前記
第2の被溶接材に押し付けながら前記レーザ光を前記第
1の被溶接材の上から前記被溶接箇所に照射して、前記
被溶接箇所にて少なくとも前記第2の被溶接材を溶融さ
せて前記第1の被溶接材と前記第2の被溶接材とを接合
するレーザ溶接方法。 - 【請求項2】 レーザ光に対してそれぞれ透過性および
吸収性の第1および第2の被溶接材を重ね合わせて、前
記第1の被溶接材の上から前記レーザ光を所望の被溶接
箇所に照射して前記被溶接箇所にて前記第1および第2
の被溶接材を溶接するためのレーザ溶接用の出射装置に
おいて、 前記レーザ光を外に出射するための出射口を有する出射
ユニットと、 前記レーザ光の照射時に前記出射ユニットの出射口付近
の先端部を前記第1の被溶接材に押し当てて前記第1の
被溶接材を前記第2の被溶接材に密着させるための加圧
手段とを具備するレーザ溶接用出射装置。 - 【請求項3】 前記出射ユニットの出射口付近に、前記
第1の被溶接材に加圧接触しながら任意の方向に円滑に
移動可能な滑動部材を備える請求項2に記載の溶接用レ
ーザ出射装置。 - 【請求項4】 前記滑動部材が転動体を含む請求項3に
記載のレーザ溶接用出射装置。 - 【請求項5】 前記加圧手段が、 前記出射ユニットを支持するための支持部材と、 前記支持部材を所定の方向で直線的に案内するための案
内部材と、 前記支持部材にバネ部材を介して結合され、前記支持部
材を前記案内部材に案内させながら前記所定の方向で駆
動するためのアクチエータとを含む請求項2〜4のいず
れかに記載のレーザ溶接用出射装置。 - 【請求項6】 前記出射ユニットの出射口が前記第1の
被溶接材に当接した後の前記バネ部材の変位量が所定値
に達した時に前記レーザ光の照射を開始させるためのタ
イミング信号を発生する変位量検出手段を具備する請求
項5に記載のレーザ溶接用出射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002006794A JP2003205379A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | レーザ溶接方法及びレーザ溶接用出射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002006794A JP2003205379A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | レーザ溶接方法及びレーザ溶接用出射装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003205379A true JP2003205379A (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=27645460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002006794A Pending JP2003205379A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | レーザ溶接方法及びレーザ溶接用出射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003205379A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010058157A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Koyo Giken:Kk | 金属材料のレ−ザスポット溶接方法 |
JP2010129982A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Nitto Denko Corp | 配線回路基板の製造方法 |
CN110125541A (zh) * | 2018-02-07 | 2019-08-16 | 三星显示有限公司 | 激光接合装置 |
KR102454456B1 (ko) * | 2021-06-29 | 2022-10-14 | 주식회사 웰탑테크노스 | 세탁기 드럼 용접장치 |
-
2002
- 2002-01-15 JP JP2002006794A patent/JP2003205379A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010129982A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Nitto Denko Corp | 配線回路基板の製造方法 |
CN110125541A (zh) * | 2018-02-07 | 2019-08-16 | 三星显示有限公司 | 激光接合装置 |
CN110125541B (zh) * | 2018-02-07 | 2023-02-17 | 三星显示有限公司 | 激光接合装置 |
KR102454456B1 (ko) * | 2021-06-29 | 2022-10-14 | 주식회사 웰탑테크노스 | 세탁기 드럼 용접장치 |
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