JP4456246B2 - Laser welding method and apparatus - Google Patents
Laser welding method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4456246B2 JP4456246B2 JP2000277086A JP2000277086A JP4456246B2 JP 4456246 B2 JP4456246 B2 JP 4456246B2 JP 2000277086 A JP2000277086 A JP 2000277086A JP 2000277086 A JP2000277086 A JP 2000277086A JP 4456246 B2 JP4456246 B2 JP 4456246B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roller
- rollers
- pair
- workpiece
- laser welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/035—Aligning the laser beam
- B23K26/037—Aligning the laser beam by pressing on the workpiece, e.g. pressing roller foot
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/244—Overlap seam welding
-
- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
-
- 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
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせたワークに対してレーザビームを照射することにより溶接を行うレーザ溶接方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、亜鉛メッキされたワークを重ね合わせてレーザビームを照射することにより溶接を行うレーザ溶接方法としては、特許第2743708号公報に開示されている方法が知られている。
【0003】
この溶接方法は、亜鉛メッキされたワークの間に、薄いインサート材を介在させて溶接を行うものである。この場合、インサート材を構成する有機物の融点及び沸点は、亜鉛の融点及び沸点より低いものが選定されている。従って、ワークの間にインサート材を介在させた状態でレーザビームを照射することにより、先ず、インサート材が気化し、その後に亜鉛メッキが気化する。その際、最初にインサート材が気化することによりワークの間に間隙が形成され、その間隙から気化した亜鉛成分が流出しながらワーク同士が溶着される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術に係るレーザ溶接方法においては、亜鉛メッキされたワークの間にインサート材を介在させる作業が必要であるため、生産工程が増加するとともに、多大な人件費がかかり、ひいては生産コストの高騰を招くという問題点が指摘されている。さらに、例えば、ワークが自動車車体のような大型な部材に対してインサート材を介在させる作業は非常に煩雑であるという不具合が生じている。
【0005】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、例えば、インサート材などを介在させることなく重ね合わされたワークの間に容易に間隙を形成して該ワークを溶接することができ、これにより、生産工程の簡略化と生産コストの低廉化を達成し、しかも、ワークが自動車車体のような大型な部材に対しても、煩雑な作業を行うことなく溶接を施すことができるレーザ溶接方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワークの重ね合わせ部を狭持する第1のローラ対と、前記第1のローラ対のローラ間隔よりも狭いローラ間隔を有し、かつ前記ワークの重ね合わせ部を押圧しながら狭持する第2のローラ対と、を備え、前記第1及び第2のローラ対は、前記第1のローラ対を構成するローラの径の和が前記第2のローラ対を構成するローラの径の和よりも小さくなるように設定されているレーザ溶接装置を使用し、前記ワークの重ね合わせ部を前記第1のローラ対のローラ間に通す工程と、該ローラ間を通過した前記ワークの重ね合わせ部にレーザビームを照射することにより該ワークの重ね合わせ部を溶接する工程と、溶接されたワークの重ね合わせ部を前記第2のローラ対のローラ間に通す工程と、を備えることを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、ワークの重ね合わせ部を狭持する第1のローラ対と、前記第1のローラ対のローラ間隔よりも狭いローラ間隔を有し、かつ前記ワークの重ね合わせ部を押圧しながら狭持する第2のローラ対とを備え、前記第1及び第2のローラ対は、前記第1のローラ対を構成するローラの径の和が前記第2のローラ対を構成するローラの径の和よりも小さくなるように設定されており、前記第1のローラ対と前記第2のローラ対との間にレーザビームを照射することにより前記ワークの重ね合わせ部を溶接することを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、第2のローラ対にてワークの重ね合わせ部を押圧しながら狭持しているので、レーザビームにて照射されたワークの重ね合わせ部は熱応力を受ける。この時、第1のローラ対のローラ間隔を第2のローラ対のローラ間隔よりも広く設定しているので、ワークの重ね合わせ部のうち、該第1のローラ対に狭持されている部位が前記熱応力によって歪み、該部位においてワークの間に隙間が形成される。従って、例えば、亜鉛メッキされたワークを重ね合わせて溶接する場合、該ワークに対してレーザビームを照射することにより該ワークに施された亜鉛メッキが帰化するが、ワークの間に隙間が形成されることになるため、該隙間から気化された亜鉛成分が流出して確実にワーク同士を溶着させることが可能となる。
【0009】
上述の構成を有するレーザ溶接装置において、前記第1のローラ対を構成するローラの幅は、前記第2のローラ対を構成するローラの幅よりも幅広に形成されていることが好ましい。例えば、ワークを重ね合わせた際に、該ワークの間の間隔が広すぎる場合、この幅広のローラ対によって過度の開きを抑制し適正な間隔にすることができるからである。
【0010】
さらに、レーザビームが照射される側のワークと接するローラの幅が、該ローラの半径方向外側に向かう方向に徐々に小さくなるように形成されていると、レーザビームの照射点をローラの半径方向外側に向かうにつれて該ローラに可及的に接近させることができ、好適である。これにより、例えば、フランジ部と立ち上がり部を有するワークにおいて、該フランジ部を溶接する場合、照射点を可及的に該立ち上がり部に接近させることができるため、製品としてのワークのフランジ部の幅を可及的に狭くすることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明に係るレーザ溶接装方法につきそれを実施するための溶接装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図1〜図7を参照しながら以下詳細に説明する。なお、このレーザ溶接装置は、その用途が限定されるものではないが、例えば、自動車のドアなどフランジ部(板状部)を有する亜鉛メッキされたワークWを重ね合わせて溶接する場合に用いると好ましい。
【0012】
本実施の形態に係るレーザ溶接装置10は、図1に示すように、第1の原位置復帰機構12と、第2の原位置復帰機構14と、レーザビームヘッド16と、保持機構18とを有し、該レーザ溶接装置10はロボットアーム20の先端に取着されている。
【0013】
第1の原位置復帰機構12はロボットアーム20に固着される支持ブラケット22を有し、該支持ブラケット22は上面板24と、この上面板24と平行して延在する下面板26とを備える。前記上面板24と前記下面板26との間にはガイドバー28が橋架され、該ガイドバー28には該上面板24及び該下面板26に略平行な支持部材30が摺動自在に嵌合する。この支持部材30は、前記ガイドバー28の軸方向に対して長尺に形成される(図1参照)。前記上面板24と前記支持部材30との間には、前記ガイドバー28に巻回された第1のコイルスプリング32が介装される。同様に、前記下面板26と前記支持部材30との間には、前記ガイドバー28に巻回された第2のコイルスプリング34が介装される。従って、前記支持部材30は、図1中、矢印A方向に移動した場合には、前記第1のコイルスプリング32の弾発力の作用下に、また、図1中、矢印A’方向に移動した場合には、前記第2のコイルスプリング34の弾発力の作用下に、それぞれ原位置(図1中、実線に示す状態)に復帰することができる。
【0014】
支持部材30の一側面には、第2の原位置復帰機構14が配設される。この第2の原位置復帰機構14は、前記支持部材30に固着されるベースプレート36と、該ベースプレート36の上方先端に固定される案内部材38を有する。さらに、この案内部材38は、図1において下方に指向するとともに、前記ベースプレート36に略平行な屈曲部40を有する。前記ベースプレート36と前記屈曲部40との間には、ベアリング42に軸支される揺動部材46が案内される。前記ベアリング42は前記ベースプレート36に埋設され、また、揺動部材46は回転軸44に固着される。
【0015】
この揺動部材46は、図2に示すように、先端が略円弧状に形成された幅広部48と、該幅広部48の略円弧状に形成されていない側から、図2において下方に延在して該幅広部48に一体的に形成される直線部50と、略尖形状の先端部52とからなる。また、前記揺動部材46の直線部50の両端中間に当接するように第1のクッション部材54及び第2のクッション部材56が、ベースプレート36に植設された軸54a及び56aをそれぞれ囲繞するように設けられる(図2参照)。従って、前記揺動部材46は前記回転軸44を軸にして、図2中、矢印B方向に揺動した場合には、前記第1のクッション部材54の弾発力の作用下に、また、図2中、矢印B’方向に揺動した場合には、前記第2のクッション部材56の弾発力の作用下に、それぞれ原位置(図2中、実線に示す状態)に復帰することができる。
【0016】
なお、本実施の形態において、第1のクッション部材54及び第2のクッション部材56としては、例えば、ウレタンリング、硬質ゴム及びコイルスプリングなどを例示することができるがこの限りではない。さらに、第1のクッション部材54及び第2のクッション部材56の配設位置を揺動部材46の先端部52に当接するようにベースプレート36に設けてもよい(図2中、二点鎖線に示す位置)。
【0017】
前記揺動部材46の幅広部48には、略L型の板状の第1のガイド58と、該第1のガイド58の略中央部に固定される第2のガイド60とが固着される(図1参照)。この第1のガイド58の屈曲部62に固着される第1のスペーサ64及び該第1のスペーサ64に固着される第2のスペーサ66を介してレーザビームLを照射するためのレーザビームヘッド16が取着されている。このレーザビームヘッド16は、その内部に集光レンズ(図示せず)を保持し、光ファイバ70から伝送されたレーザビームLを所定の焦点距離で集束させてワークWに照射するものである。
【0018】
前記第1のガイド58の底面72には、図1において下方に所定角度傾斜して延在する板状の保持部74が一体的に形成される第3のガイド76が固着され、該第3のガイド76の屈曲部近傍には揺動部材46に対向した第4のガイド78が固定される。この第4のガイド78には第1の軸80が係合する。前記第1の軸80には、例えば、エアシリンダなどのアクチュエータ82が回動自在に枢支される。このアクチュエータ82から延在するロッド84の先端には略コの字型のホルダ86がナット88によって螺着され、該ホルダ86にはヨーク92が第2の軸90に回動自在に軸支される(図3参照)。図1から諒解されるように、このヨーク92は、図1において上方に所定角度傾斜して延在している。なお、前記ヨーク92は、レーザ溶接装置10を設置する場所によって、図1において下方に所定角度傾斜して延在していてもよい。
【0019】
本実施の形態においては、前記保持部74と前記ヨーク92とによってワークWを挟持するための保持機構18が支持されており、該保持機構18は上ローラ部96と下ローラ部98とから構成される(図3参照)。
【0020】
上ローラ部96は、前記保持部74の下部に固着される上ローラ固定部100と、該上ローラ固定部100の一側面に略平行に固定された軸102a及び104aに固着される第1のローラ102及び第2のローラ104と、該上ローラ固定部100の両端面に取着される一組の第1のステー106及び108を有する(図3参照)。前記第1のローラ102は、半径方向外方に向かうにつれてテーパ状に形成されるとともに、その先端部103は尖形である。図7に示すように、前記第1のローラ102の中央部105の幅をD1とし、前記第2のローラ104の幅をD2としたとき、幅D1及びD2は、D1<D2の関係を満足するように形成されている。さらに、前記第1のローラ102の幅方向の軸と前記第2のローラ104の幅方向の軸とは偏位している(図7参照)。すなわち、前記第2のローラ104の幅方向の軸の方が、前記第1のローラ102の幅方向の軸より上ローラ固定部100側(内方)にあるようにオフセットされている。また、前記第1のローラ102の直径をd1とし、前記第2のローラ104の直径をd2としたとき、直径d1及びd2は、d1>d2の関係を満足するように形成されている(図4参照)。なお、前記第1のローラ102及び前記第2のローラ104は、該第1のローラ102及び該第2のローラ104の温度が上昇した際に該第1のローラ102及び該第2のローラ104の温度を下げるための冷却機構(図示せず)に接続されている。
【0021】
下ローラ部98は、前記上ローラ固定部100に対向し、かつ前記ヨーク92の前記第2の軸90に軸支されていない側に固着される下ローラ固定部110と、該下ローラ固定部110の一側面に略平行に固定された軸112a及び114aに固着され、かつ前記第1のローラ102及び第2のローラ104のそれぞれに対向する第3のローラ112及び第4のローラ114と、該下ローラ固定部110の両端面に取着される一組の第2のステー116及び118を有する(図3参照)。前記第3のローラ112の幅をD3としたとき、該第3のローラ112は前記第1のローラ102の中央部105の幅D1と同じ幅(D1=D3)に形成されている(図5参照)。さらに、前記第4のローラ114の幅をD4としたとき、該第4のローラ114は前記第2のローラ104の幅D2と同じ幅(D2=D4)に形成されている(図6参照)。従って、前記第1のローラ102の幅D1と前記第2のローラ104の幅D2とは、D1<D2の関係を満足しているため、前記第3のローラ112の幅D3と、前記第4のローラ114の幅D4とは、D3<D4の関係を満足する。
【0022】
また、前記第3のローラ112の直径をd3とし、前記第4のローラ114の直径をd4としたとき、直径d3及びd4は、d3=d4の関係を満足するように形成されている(図4参照)。さらに、前記第1のローラ102の直径d1と前記第3のローラ112の直径d3とは、d1=d3の関係を満足している。従って、d2<d1=d3=d4の関係を満足するように、第1のローラ102、第2のローラ104、第3のローラ112及び第4のローラ114は形成されている。なお、前記第3のローラ112及び前記第4のローラ114は、前記第1のローラ102及び前記第2のローラ104と同様に、該第3のローラ112及び該第4のローラ114の温度が上昇した際に該第3のローラ112及び該第4のローラ114の温度を下げるための冷却機構(図示せず)に接続されている。
【0023】
前記第1のステー106及び108は、前記第2のステー116及び118の外方に位置するとともに、該第1のステー106及び108と該第2のステー116及び118とは第3の軸120によって軸支される。すなわち、前記下ローラ部98は前記上ローラ部96に対して、図3中、矢印C−C’方向に回動自在である。なお、図3中、参照符号94は、リングを示す。
【0024】
本実施の形態に係るレーザ溶接装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。
【0025】
先ず、図1に示すように、フランジ部(板状部)WF1及びWF2と立ち上がり部(フランジ部と直交する部分)WS1及びWS2を有するとともに、図1中、奥方向から手前方向に向かって亜鉛メッキされた長尺なワークWの該フランジ部WF1及びWF2を重ね合わせて保持機構18で該ワークWの位置決めを行う。具体的には、アクチュエータ82の駆動作用下に下ローラ部98を上ローラ部96に対して、図3中、矢印C方向に回転させる。このとき、第1のローラ102及び第2のローラ104と第3のローラ112及び第4のローラ114との間に空間が形成され、該空間に前記フランジ部WF1及びWF2を挿入する。その後、前記アクチュエータ82の駆動作用下に前記下ローラ部98を前記上ローラ部96に対して、図3中、矢印C’方向に回転させて前記フランジ部WF1及びWF2を挟持する。詳細には、前記第1のローラ102の直径d1、前記第2のローラ104の直径d2、前記第3のローラ112の直径d3及び前記第4のローラ114の直径d4は、d2<d1=d3=d4の関係を満足するように形成されているため、該第1のローラ102と該第3のローラ112とによって前記フランジ部WF1及びWF2が押圧挟持される。
【0026】
ここで、本実施の形態に係るレーザ溶接装置10は、ロボットアーム20の作用下に、第2のローラ104及び第4のローラ114を前方にして移動する。従って、レーザビームLの照射点Pに対して前方に位置する第2のローラ104及び第4のローラ114のそれぞれの幅D2及びD4が、該レーザビームLに対して後方となる第1のローラ102及び第3のローラ112のそれぞれの幅D1及びD3より幅広に形成されているため、例えば、ワークWを重ね合わせた際に、該ワークWの間隔が広すぎる場合、該第2のローラ104と該第4のローラ114とによって過度の開きを抑制し適正な間隔にすることが可能となる。
【0027】
次いで、レーザビームヘッド16からフランジ部WF1及びWF2に対してレーザビームLを第1のローラ102と第2のローラ104との間に照射する(図4参照)。この場合、レーザビームLのフランジ部WF1及びWF2に対する照射点Pは、第1のローラ102の先端部103から軸102a側であり、かつ第2のローラ104の幅方向の軸より上ローラ固定部100側(内方)である(図7参照)。ここで、前記第1のローラ102は半径方向外方に向かうにつれてテーパ状に形成されるとともに、その先端部103は尖形のため、照射点Pを可及的にワークWの立ち上がり部WS1に接近させることが可能になる。これにより、製品としてのワークWのフランジ部WF1及びWF2の幅を可及的に狭くすることができる。
【0028】
レーザビームLをフランジ部WF1及びWF2に照射することにより、該レーザビームLからみて第2のローラ104及び第4のローラ114側に位置するフランジ部WF1が熱応力の影響を受けることになる。この場合、前記第2のローラ104の直径d2と前記第4のローラ114の直径d4とは、d2<d4の関係を満足するように形成されているため、該第2のローラ104と該第4のローラ114との間隔は重ね合わせたワークWの厚みより大きくなる。従って、前記第2のローラ104側に位置するフランジ部WF1が歪み、該フランジ部WF1及びWF2の間に間隙Hが形成される(図4及び図5参照)。但し、前記フランジ部WF1の過大な歪みを抑制するために、前記第2のローラ104の直径d2と前記第4のローラ114の直径d4の差は微小なものとなっている。
【0029】
そして、フランジ部WF1及びWF2を溶接することにより該フランジ部WF1及びWF2に施された亜鉛メッキが気化する。しかしながら、本実施の形態においては、第2のローラ104と第4のローラ114との間に位置する重ね合わされたワークWの間に間隙Hが形成されるため、該間隙Hから気化された亜鉛成分が流出して、確実にワークW同士を溶着させることが可能となる。
【0030】
さらに、レーザビームLをフランジ部WF1及びWF2に対して照射する場合、該レーザビームLはワークWの立ち上がり部WS1(図5参照)からみて第1のローラ102に略隠れた状態となっている(図4参照)。従って、フランジ部WF1及びWF2を溶接しているときにスパッタなどが発生した場合でも、第1のローラ102が壁となり、立ち上がり部WS1にスパッタなどが付着することを可及的に阻止することが可能となる。これにより、例えば、次工程においてワークWを塗装する場合、該ワークWに対する塗装効率の悪化を防止することができる。
【0031】
なお、フランジ部WF1及びWF2を溶接している際、第1のローラ102、第2のローラ104、第3のローラ112及び第4のローラ114は溶接熱を帯びるため、該第1のローラ102、第2のローラ104、該第3のローラ112及び該第4のローラ114は、常時、冷却機構(図示せず)によって冷却されている。
【0032】
ワークWの溶接が終了した後、該ワークWは次工程に搬送され最終的に製品として完成される。
【0033】
本実施の形態においては、第1のローラ102の直径d1、第2のローラ104の直径d2、第3のローラ112の直径d3及び第4のローラ114の直径d4の関係は、d2<d1=d3=d4の関係を満足しているが、これに限定されるものではない。例えば、レーザビームLからみて溶接の進行方向後方に位置する第1のローラ102と第3のローラ112のそれぞれの直径及びレーザビームLからみて溶接の進行方向前方に位置する第2のローラ104と第4のローラ112のそれぞれの直径の関係が、d2+d4<d1+d3の関係を満足しているとよい。また、d2=d4<d1=d3の関係、又はd4<d2=d1=d3の関係を満足していれば、d2<d1=d3=d4の関係を満足しているときと同様の効果が得られる。
【0034】
なお、本実施の形態において用いられる好ましいワークWの例としては、少なくとも1枚が2mm以下の板厚である亜鉛メッキされた2枚の板組、若しくは少なくとも1枚が2mm以下の板厚である亜鉛メッキされた2枚の板組に亜鉛メッキされていないスチール製の板材(SP材)を介装したものなどを例示することができるが、この限りではない。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1のローラと第3のローラとによって重ね合わせたワークを押圧しながら挟持する。この状態で、第1のローラとレーザビームからみて溶接の進行方向前方に位置する第2のローラとの間にレーザビームを照射する。第2のローラに対向する位置には第4のローラが配設されるとともに、該第2のローラの直径と該第4のローラの直径は異なるため、ワークに対してレーザビームを照射することにより、該第2のローラと該第4のローラとの間に位置するワークが熱応力の影響を受けて歪むことになる。ワークが歪むことにより該ワークの間に間隙が形成され、例えば、該ワークに亜鉛メッキが施されている場合、レーザビームの照射熱で該ワークから亜鉛メッキが気化するが、該ワークの間に形成された該間隙から気化された亜鉛成分が流出して確実にワーク同士を溶着させることが可能となる。さらに、第1のローラの幅と第3のローラの幅とに比して第2のローラの幅と第4のローラの幅は幅広に形成されているため、ワークを重ね合わせた際に該ワークの間の間隔が広すぎる場合、第2のローラと第4のローラとによって過度の開きを抑制し適正な間隔にすることができるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係るレーザ溶接装置の一部を破断させた状態を示す側面説明図である。
【図2】図1におけるレーザ溶接装置のII−II線方向から見た矢視説明図である。
【図3】図1におけるレーザ溶接装置の保持機構の近傍を示す一部省略拡大斜視説明図である。
【図4】図3における保持機構を示す一部省略拡大正面説明図である。
【図5】ワークを位置決めしたときの状態を図4のV−V線からみた側面説明図である。
【図6】ワークを位置決めしたときの状態を図4のVI−VI線からみた側面説明図である。
【図7】ワークを位置決めしたときの状態を図4のVII−VII線からみた平面説明図である。
【符号の説明】
10…レーザ溶接装置 16…レーザビームヘッド
18…保持機構 102…第1のローラ
104…第2のローラ 112…第3のローラ
114…第4のローラ L…レーザビーム
W…ワーク WF1、WF2…フランジ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser welding method and apparatus for performing welding by irradiating a laser beam onto an overlapped workpiece.
[0002]
[Prior art]
For example, a method disclosed in Japanese Patent No. 2743708 is known as a laser welding method for performing welding by superimposing galvanized workpieces and irradiating a laser beam.
[0003]
In this welding method, welding is performed with a thin insert material interposed between galvanized workpieces. In this case, the melting point and boiling point of the organic substance constituting the insert material are selected to be lower than the melting point and boiling point of zinc. Therefore, by irradiating the laser beam with the insert material interposed between the workpieces, the insert material is vaporized first, and then the galvanizing is vaporized. At this time, the insert material is first vaporized to form a gap between the workpieces, and the workpieces are welded together while the vaporized zinc component flows out from the gap.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the laser welding method according to this conventional technique, since an operation of interposing an insert material between galvanized workpieces is necessary, the production process is increased and a great labor cost is required. It has been pointed out that it causes a rise in the price. Furthermore, for example, there is a problem that the work of inserting the insert material into a large member such as a car body is very complicated.
[0005]
The present invention has been made in consideration of such a problem, for example, it is possible to easily form a gap between the stacked workpieces without interposing an insert material or the like, and to weld the workpieces, This makes it possible to simplify the production process and reduce production costs, and to perform laser welding on a large member such as an automobile body without performing complicated work. It is an object to provide a method and apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has a first roller pair for sandwiching a workpiece overlapping portion, a roller interval narrower than the roller interval of the first roller pair, and narrowing while pressing the workpiece overlapping portion. A second roller pair, and the first and second roller pairs are configured such that the sum of the diameters of the rollers constituting the first roller pair is the diameter of the roller constituting the second roller pair. A step of passing the overlapping portion of the workpieces between the rollers of the first roller pair, and the overlapping of the workpieces that have passed between the rollers. A step of welding the overlapping portion of the workpiece by irradiating a laser beam to the mating portion, and a step of passing the overlapping portion of the welded workpiece between the rollers of the second roller pair. And
[0007]
The present invention presses a first pair of rollers holding the overlapping portion of the workpiece, a narrow roller gap than the roller distance between the first pair of rollers and the overlapped portion of the workpiece A second roller pair that sandwiches the second roller pair, and the first and second roller pairs are configured such that the sum of the diameters of the rollers constituting the first roller pair constitutes the second roller pair. It is set to be smaller than the sum of the diameters, and the overlapping portion of the workpiece is welded by irradiating a laser beam between the first roller pair and the second roller pair. And
[0008]
According to the present invention, since the holding while pressing the overlapping portions of the workpiece at the second pair of rollers, a superposed section of a workpiece irradiated by the laser beam Ru subjected to thermal stress. At this time, since the roller interval of the first roller pair is set wider than the roller distance between the second pair of rollers, of the superposed section of the workpiece, it is clamped to the first pair of rollers distortion site by the thermal stress, a gap between the workpiece Ru is formed in the region. Therefore, for example, when galvanized workpieces are overlapped and welded, galvanization applied to the workpiece is naturalized by irradiating the workpiece with a laser beam, but a gap is formed between the workpieces. Therefore, the vaporized zinc component flows out from the gap and the workpieces can be reliably welded to each other.
[0009]
In the laser welding apparatus having the above arrangement, the width of the rollers constituting the first pair of rollers is preferably that have been formed to be wider than the width of the rollers constituting the second pair of rollers. For example, when the workpieces are overlapped with each other, if the interval between the workpieces is too wide, excessive opening can be suppressed and an appropriate interval can be achieved by the wide roller pair.
[0010]
Furthermore, the width of the rollers in contact with the side where the laser beam is irradiated workpiece and is formed so as to gradually become smaller toward the radially outer side of the roller, the radius of the roller irradiation point of the laser beam can be brought close as possible to get the roller as directed toward the outside side, it is suitable. Thus, for example, in the case of a workpiece having a flange portion and a rising portion, when the flange portion is welded, the irradiation point can be made as close as possible to the rising portion, so that the width of the flange portion of the workpiece as a product Can be made as narrow as possible.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the laser welding method according to the present invention will be described in relation to a welding apparatus for carrying out the method, and will be described in detail below with reference to FIGS. In addition, although this laser welding apparatus is not limited in its application, for example, when it is used when a galvanized workpiece W having a flange portion (plate-like portion) such as an automobile door is overlapped and welded. preferable.
[0012]
As shown in FIG. 1, the
[0013]
The first original
[0014]
The second original
[0015]
As shown in FIG. 2, the swinging
[0016]
In the present embodiment, examples of the
[0017]
A substantially L-shaped plate-like
[0018]
A
[0019]
In the present embodiment, the holding
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
Further, when the diameter of the
[0023]
The first stays 106 and 108 are located outside the second stays 116 and 118, and the first stays 106 and 108 and the second stays 116 and 118 are connected to a
[0024]
The
[0025]
First, as shown in FIG. 1, it has flange portions (plate-like portions) WF1 and WF2 and rising portions (portions orthogonal to the flange portions) WS1 and WS2, and in FIG. The flanges WF <b> 1 and WF <b> 2 of the long plated workpiece W are overlapped and the workpiece W is positioned by the holding
[0026]
Here, the
[0027]
Next, the laser beam L is irradiated between the
[0028]
By irradiating the flange portions WF1 and WF2 with the laser beam L, the flange portion WF1 positioned on the
[0029]
Then, by welding the flange portions WF1 and WF2, the zinc plating applied to the flange portions WF1 and WF2 is vaporized. However, in the present embodiment, a gap H is formed between the overlapped workpieces W positioned between the
[0030]
Further, when the laser beam L is applied to the flange portions WF1 and WF2, the laser beam L is substantially hidden by the
[0031]
Note that, when the flange portions WF1 and WF2 are welded, the
[0032]
After the welding of the workpiece W is completed, the workpiece W is transferred to the next process and finally completed as a product.
[0033]
In the present embodiment, the relationship among the diameter d1 of the
[0034]
In addition, as an example of a preferable workpiece W used in the present embodiment, at least one galvanized two-plate set having a plate thickness of 2 mm or less, or at least one plate has a plate thickness of 2 mm or less. Examples include a steel plate material (SP material) not galvanized interposed between two galvanized plate sets, but this is not restrictive.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the overlapped workpiece is clamped while being pressed by the first roller and the third roller. In this state, the laser beam is irradiated between the first roller and the second roller positioned in front of the welding direction as viewed from the laser beam. A fourth roller is disposed at a position opposite to the second roller, and the diameter of the second roller is different from the diameter of the fourth roller. As a result, the workpiece positioned between the second roller and the fourth roller is distorted under the influence of thermal stress. When the workpiece is distorted, a gap is formed between the workpieces. For example, when the workpiece is galvanized, the galvanizing is vaporized from the workpiece by the irradiation heat of the laser beam. The vaporized zinc component flows out from the formed gap, and the workpieces can be surely welded to each other. Furthermore, since the width of the second roller and the width of the fourth roller are formed wider than the width of the first roller and the width of the third roller, When the distance between the workpieces is too wide, the second roller and the fourth roller can suppress the excessive opening to obtain a specific effect that can be set to an appropriate distance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory side view showing a state in which a part of a laser welding apparatus according to an embodiment is broken.
FIG. 2 is an explanatory diagram viewed from the direction of the II-II line of the laser welding apparatus in FIG.
3 is a partially omitted enlarged perspective explanatory view showing the vicinity of the holding mechanism of the laser welding apparatus in FIG. 1; FIG.
4 is a partially omitted enlarged front explanatory view showing the holding mechanism in FIG. 3. FIG.
5 is an explanatory side view of the state when the workpiece is positioned as seen from the line VV in FIG. 4; FIG.
6 is an explanatory side view when the workpiece is positioned as seen from the line VI-VI in FIG. 4;
7 is an explanatory plan view of the state when the workpiece is positioned as seen from the line VII-VII in FIG. 4; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
互いに対向する2つの第2ローラを有し、かつ前記第1のローラ対のローラ間隔よりも狭いローラ間隔を有してワークの重ね合わせ部を押圧する第2のローラ対と、を備え、
前記第1及び第2のローラ対は、前記第1のローラ対を構成する前記第1ローラの径の和が前記第2のローラ対を構成する前記第2ローラの径の和よりも小さくなるように設定されているレーザ溶接装置を使用し、
前記ワークの重ね合わせ部を前記第1のローラ対の前記第1ローラ間に通す工程と、
該第1ローラ間を通過した前記ワークの重ね合わせ部にレーザビームを照射することにより該ワークの重ね合わせ部を溶接する工程と、
溶接されたワークの重ね合わせ部を前記第2のローラ対の前記第2ローラ間に通す工程と、を備えることを特徴とするレーザ溶接方法。 A first pair of rollers having two first rollers facing each other ;
It has two second rollers which face each other, and a second pair of rollers that push down the superposed section of word over click has a narrow roller gap than the roller distance between the first pair of rollers Prepared,
In the first and second roller pairs, the sum of the diameters of the first rollers constituting the first roller pair is smaller than the sum of the diameters of the second rollers constituting the second roller pair. Use a laser welding device that is set to
Passing the overlapped portion of the workpiece between the first rollers of the first roller pair;
A step of welding the portion overlapped with the workpiece by applying a laser beam to the overlapping portions of the workpiece which has passed through between said first roller,
Passing the overlapped portion of the welded workpieces between the second rollers of the second roller pair, and a laser welding method.
互いに対向する2つの第2ローラを有し、かつ前記第1のローラ対のローラ間隔よりも狭いローラ間隔を有してワークの重ね合わせ部を押圧する第2のローラ対とを備え、
前記第1及び第2のローラ対は、前記第1のローラ対を構成する前記第1ローラの径の和が前記第2のローラ対を構成する前記第2ローラの径の和よりも小さくなるように設定されており、
前記第1のローラ対と前記第2のローラ対との間にレーザビームを照射することにより前記ワークの重ね合わせ部を溶接することを特徴とするレーザ溶接装置。A first pair of rollers having two first rollers, which are opposite to each other,
It has two second rollers, which are opposite to each other, and a second pair of rollers that push down the superposed section of word over click has a narrow roller gap than the roller distance between the first pair of rollers ,
In the first and second roller pairs, the sum of the diameters of the first rollers constituting the first roller pair is smaller than the sum of the diameters of the second rollers constituting the second roller pair. Is set to
A laser welding apparatus for welding an overlapping portion of the workpiece by irradiating a laser beam between the first roller pair and the second roller pair.
前記第1のローラ対を構成する前記第1ローラの幅は、前記第2のローラ対を構成する前記第2ローラの幅よりも幅広に形成されていることを特徴とするレーザ溶接装置。The laser welding apparatus according to claim 2, wherein
The laser welding apparatus, wherein a width of the first roller constituting the first roller pair is formed wider than a width of the second roller constituting the second roller pair.
レーザビームが照射される側のワークと接する第2ローラの幅が、該第2ローラの半径方向外側に向かう方向に徐々に小さくなるように形成されていることを特徴とするレーザ溶接装置。The laser welding apparatus according to claim 2 or 3,
The width of the second roller the laser beam comes into contact with the side of the workpiece to be irradiated, a laser welding apparatus characterized by being formed so as to gradually become smaller toward the radially outer side of the second roller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000277086A JP4456246B2 (en) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | Laser welding method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000277086A JP4456246B2 (en) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | Laser welding method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002086286A JP2002086286A (en) | 2002-03-26 |
JP4456246B2 true JP4456246B2 (en) | 2010-04-28 |
Family
ID=18762466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000277086A Expired - Fee Related JP4456246B2 (en) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | Laser welding method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4456246B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005003584B4 (en) * | 2005-01-26 | 2007-06-14 | Thyssenkrupp Drauz Nothelfer Gmbh | Method and device for degassing of at least two clamped, a coating material having sheets during laser welding |
JP5353087B2 (en) * | 2008-06-24 | 2013-11-27 | スズキ株式会社 | Laser welding gap control device |
US8334477B1 (en) * | 2008-07-21 | 2012-12-18 | Roll Forming Corporation | Method and apparatus for laser welding elongated workpieces |
DE202013102577U1 (en) * | 2013-06-17 | 2014-09-23 | Kuka Systems Gmbh | processing device |
DE202016003223U1 (en) * | 2016-05-19 | 2017-08-22 | Thyssenkrupp Ag | Laser welding device |
JP6699007B2 (en) * | 2016-11-08 | 2020-05-27 | 本田技研工業株式会社 | Laser joining method of galvanized steel sheet |
-
2000
- 2000-09-12 JP JP2000277086A patent/JP4456246B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002086286A (en) | 2002-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5353087B2 (en) | Laser welding gap control device | |
EP0814936B1 (en) | Method of high energy density radiation beam lap welding | |
EP2701875B1 (en) | Laser welding apparatus and laser welding method | |
WO2010123035A1 (en) | Method of hybrid welding and hybrid welding apparatus | |
KR20150099859A (en) | Laser welding method, laser welding device, and welded member | |
JP4456246B2 (en) | Laser welding method and apparatus | |
JP2009148781A (en) | Laser welding method | |
JPS6021190A (en) | Spot welding by laser beam | |
JP3959198B2 (en) | Superconducting cavity, manufacturing method thereof, and superconducting accelerator | |
JPH07256474A (en) | Welding device with retaining function | |
JP7058955B2 (en) | A work having a welded part, a welding device for the work, and a welding method. | |
JP5159019B2 (en) | Method for laser beam welding with tack welding | |
JP2004358529A (en) | Laser beam welding device | |
CA3055547C (en) | Laser welding with filler wire | |
JP3626919B2 (en) | Laser welding method and apparatus | |
KR102009161B1 (en) | Laser welding device | |
JP2009018326A (en) | Apparatus for laser spot welding | |
JP4340381B2 (en) | Laser welding equipment | |
JP2004025219A (en) | Laser welding equipment and laser welding method | |
JPH0360874A (en) | Seam welding method | |
JP2002086285A (en) | Method for laser beam welding and equipment therfor | |
JP4247779B2 (en) | Laser welding method and apparatus | |
JP3597350B2 (en) | Laser welding equipment | |
JP4548109B2 (en) | Laser brazing processing method and processing apparatus | |
Reisgen et al. | Developments in micro-electron beam welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061130 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090407 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090525 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090901 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091023 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100202 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100205 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140212 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |