JPH0890266A - 高密度エネルギービームを用いた溶接方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の間隔でスポット的に仮溶接したワーク
を連続的に本溶接する場合の両溶接部位の位置関係を常
に整合させ、また、仮溶接時の接合部の浮き上がりを抑
制して、溶接精度の向上を図ることを目的とする。 【構成】 仮溶接ステーション１でレーザビームを用い
て仮溶接したワークＷ１（Ｗ２）の仮溶接部位Ｘ’の実
位置をカメラ１８及び解析装置１９からのデータに基づ
いて検出し、この仮溶接部位Ｘ’を順に結んで得られる
軌跡に基づいて本溶接ラインを本溶接部位として設定す
ると共に、この本溶接ラインに沿って溶接ロボット２２
がトーチ２０から照射するレーザビームを走査するよう
に作動装置２３を介して制御するコントロールユニット
２４を本溶接ステーション１３に備えるように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接合すべきワークを仮
溶接した後、本溶接する溶接方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の製造工程等においてワークを接
合する場合、溶接時の熱変形によるワーク間のずれを防
止するために、例えば特開平１−９１９８８号公報に開
示されているように、まずワークの接合部を加圧電極を
用いた抵抗溶接を行なって所定の間隔でスポット的に仮
溶接した後、この仮溶接された接合部にレーザ光線や電
子ビーム等の高密度エネルギービームを照射して連続的
に本溶接することが行なわれている。

【０００３】ここで本溶接する場合に、高密度エネルギ
ービームを照射する本溶接部位は接合部の形状や得られ
る接合強度等の観点から定められ、例えば所謂重ね溶接
のように、仮溶接された接合部における仮溶接部位を順
に結ぶように溶接したり、又は縁溶接や隅肉溶接等のよ
うに、仮溶接部位から所定距離隔たった部位を連続して
溶接するのが通例である。そして、いずれにおいても、
本溶接部位と仮溶接部位との位置関係を精度よく整合さ
せないと、上記ビームが接合部に正しく照射されず、そ
の結果、ワークが接合しなかったり所定の接合強度が得
られないという接合不良の問題が生じる。

【０００４】そこで、従来は、仮溶接装置がスポット溶
接を行なう全ての仮溶接部位を予め本溶接装置にメモリ
しておくと共に、例えば重ね溶接であれば、メモリされ
たこれらの仮溶接部位を順に結ぶことによって得られる
軌跡を本溶接部位として設定し、本溶接時には、この軌
跡に沿って上記ビームを照射するようにしている。

【０００５】これによれば、本溶接部位が仮溶接部位を
基準として予め設定されるので、両部位の位置関係が良
好に整合することとなって接合不良の問題が解消され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本溶接
中にワークが上記ビームを連続照射されることによって
熱変形し、その結果、仮溶接部位の位置がずれて、予め
設定された本溶接部位との位置関係が整合しなくなると
いう不具合が生じる。また、仮溶接ステーションと本溶
接ステーションとが別個に設けられている場合では、仮
溶接されたワークを本溶接ステーションへ搬入する際の
位置決めに誤差が生じ易く、設置されたワークの仮溶接
部位の位置がずれて、実際の本溶接部位と予め設定され
た本溶接部位とが一致しなくなるという不具合が生じ
る。

【０００７】さらに、上記公報に開示されているよう
に、仮溶接を加圧電極を用いた抵抗溶接で行なうと、仮
溶接部位が押圧されるため、その反動で該部位の周囲部
分が浮き上がり、その結果、本溶接時には、接合部が密
着せずに接合不良が生じる。

【０００８】本発明は、ワークの接合部を所定の間隔で
スポット的に仮溶接した後、高密度エネルギービームを
用いて連続的に本溶接する場合における上記問題に対処
するもので、本溶接部位と仮溶接部位との位置関係を常
に正しく整合させると共に、仮溶接時における接合部の
浮き上がりを抑制して、溶接精度の向上を図ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

【００１０】すなわち、本願の請求項１に記載の発明
（以下「第１発明」という。）は、ワークの接合部を所
定の間隔でスポット的に仮溶接した後、連続的に本溶接
する溶接方法であって、上記仮溶接を高密度エネルギー
ビームを用いて行なった後、この仮溶接された接合部に
おける仮溶接部位と他の部位との物理的差異を検出する
ことにより該仮溶接部位を識別し、この識別された仮溶
接部位の隣接するもの同士を順に結ぶことにより得られ
る仮溶接ラインに基づいて本溶接ラインを設定すると共
に、この設定された本溶接ラインに沿って高密度エネル
ギービームを照射することにより上記本溶接を行なうこ
とを特徴とする。

【００１１】また、本願の請求項２に記載の発明（以下
「第２発明」という。）は、上記第１発明において、仮
溶接部位を識別する際に検出する物理的差異は、光学的
差異であることを特徴とする。

【００１２】そして、本願の請求項３に記載の発明（以
下「第３発明」という。）は、上記第１発明において、
接合部のコーナー部分を仮溶接する間隔は、直線部分を
仮溶接する間隔に比べて小さいことを特徴とする。

【００１３】一方、本願の請求項４に記載の発明（以下
「第４発明」という。）は、ワークの接合部を所定の間
隔でスポット的に仮溶接した後、連続的に本溶接する溶
接装置であって、ワークの接合部に高密度エネルギービ
ームを照射することにより上記仮溶接を行なう仮溶接装
置と、該仮溶接装置で仮溶接された接合部における仮溶
接部位と他の部位との物理的差異を検出する検出手段
と、該検出手段で検出される物理的差異に基づいて仮溶
接部位を識別する識別手段と、該識別手段で識別される
仮溶接部位の隣接するもの同士を順に結ぶことにより仮
溶接ラインを設定する仮溶接ライン設定手段と、該仮溶
接ライン設定手段で設定される仮溶接ラインに基づいて
本溶接ラインを設定する本溶接ライン設定手段と、該本
溶接ライン設定手段で設定される本溶接ラインに沿って
高密度エネルギービームを照射することにより上記本溶
接を行なう本溶接装置とが設けられていることを特徴と
する。

【００１４】また、本願の請求項５に記載の発明（以下
「第５発明」という。）は、上記第４発明において、検
出手段が検出する物理的差異は、光学的差異であること
を特徴とする。

【００１５】そして、本願の請求項６に記載の発明（以
下「第６発明」という。）は、上記第４発明において、
仮溶接装置が接合部のコーナー部分を仮溶接する間隔
は、直線部分を仮溶接する間隔に比べて小さいことを特
徴とする。

【００１６】

【作用】上記構成によれば次のような作用が得られる。

【００１７】すなわち、第１発明、第２発明又は第３発
明のいずれの溶接方法においても、ワークの仮溶接を高
密度エネルギービームを用いて行なうので、仮溶接部位
が押圧されることがなく、仮溶接時における接合部の浮
き上がりが抑制される。

【００１８】そして、本溶接ラインに沿って高密度エネ
ルギービームを照射することにより本溶接を行なうにあ
たり、この本溶接ラインが、仮溶接部位の隣接するもの
同士を順に結ぶことにより得られる仮溶接ラインに基づ
いて設定されると共に、上記仮溶接部位は、仮溶接され
た接合部における他の部位との物理的差異を検出するこ
とにより識別される仮溶接部位であるので、仮溶接ライ
ンは実際の仮溶接部位の位置を基準として設定され、ま
た、本溶接ラインはこの仮溶接ラインを基準として設定
されることとなり、その結果、本溶接は仮溶接部位に対
して常に正しい位置で行なわれることとなる。

【００１９】その場合に、本溶接ラインを仮溶接ライン
に基づいて、該仮溶接ラインに一致させて設定すると、
重ね溶接を実施することができ、また、仮溶接ラインか
ら所定距離隔てて設定すると、縁溶接又は隅肉溶接を実
施することができる。

【００２０】さらに、接合部における他の部位との物理
的差異を検出して仮溶接部位を識別するので、仮溶接時
の溶融、酸化によるワーク表面の明度や色相の変化、又
は形状の変化等に基づいて、仮溶接部位が確実に識別さ
れることとなる。

【００２１】特に、第２発明では、上記物理的差異とし
て光学的差異を検出するので、接合部が高密度エネルギ
ービームを照射された結果、溶融、酸化して、他の部位
に比べて黒ずむ等明度や色相が変化した場合に、仮溶接
部位を確実に識別することができる。

【００２２】一方、第３発明では、接合部のコーナー部
分における仮溶接の間隔を直線部分に比べて小さくする
ので、平面度の悪いコーナー部分が密にスポット溶接さ
れて、浮き上がりの問題が抑制されると共に、本溶接ラ
インをコーナー部分に沿わせて滑らかに設定することが
できる。

【００２３】また、第４発明、第５発明又は第６発明の
いずれの溶接装置においても、仮溶接装置が高密度エネ
ルギービームを用いて仮溶接を行なうので、仮溶接部位
が押圧されることがなく、仮溶接時における接合部の浮
き上がりが抑制される。

【００２４】そして、本溶接装置が本溶接ラインに沿っ
て高密度エネルギービームを照射することにより本溶接
を行なうにあたり、この本溶接ラインが、識別手段によ
って識別される仮溶接部位の隣接するもの同士を順に結
ぶことにより仮溶接ライン設定手段で設定される仮溶接
ラインに基づいて本溶接ライン設定手段で設定されると
共に、上記識別手段が識別する仮溶接部位は、検出手段
によって検出される仮溶接された接合部における他の部
位との物理的差異に基づいて識別される仮溶接部位であ
るので、仮溶接ラインは実際の仮溶接部位の位置を基準
として設定され、また、本溶接ラインはこの仮溶接ライ
ンを基準として設定されることとなり、その結果、本溶
接は仮溶接部位に対して常に正しい位置で行なわれるこ
ととなる。

【００２５】その場合に、本溶接ライン設定手段が本溶
接ラインを仮溶接ラインに基づいて、該仮溶接ラインに
一致させて設定すると、重ね溶接を実施することがで
き、また、仮溶接ラインから所定距離隔てて設定する
と、縁溶接又は隅肉溶接を実施することができる。

【００２６】さらに、識別手段は、検出手段が検出する
物理的差異に基づいて仮溶接部位を識別するので、仮溶
接時の溶融、酸化によるワーク表面の明度や色相の変
化、又は形状の変化等により、仮溶接部位が確実に識別
されることとなる。

【００２７】特に、第５発明における検出手段は、上記
物理的差異として光学的差異を検出するので、接合部が
高密度エネルギービームを照射された結果、溶融、酸化
して、他の部位に比べて黒ずむ等明度や色相が変化した
場合に、識別手段は仮溶接部位を確実に識別することが
できる。

【００２８】一方、第６発明における仮溶接装置は、接
合部のコーナー部分における仮溶接の間隔を直線部分に
比べて小さくするので、平面度の悪いコーナー部分が密
にスポット溶接されて、浮き上がりの問題が抑制される
と共に、本溶接ライン設定手段は本溶接ラインをコーナ
ー部分に沿わせて滑らかに設定することができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００３０】この実施例では、自動車のサイドフレーム
インナアッシーとサイドフレームアウタとを、これらの
ドア取付部周囲に形成されたフランジで接合する場合に
ついて述べる。

【００３１】まず、図１に示すように、仮溶接ステーシ
ョン１に、上記サイドフレームインナアッシーＷ１とサ
イドフレームアウタＷ２とを搬入し、両ワークＷ１，Ｗ
２のドア取付部周囲に渡ってそれぞれ形成された環状フ
ランジＦ１，Ｆ１とＦ２，Ｆ２とを重ね合わせた後、二
つのクランプ２，２でワークＷ１，Ｗ２の前後を把持し
てセッティングする。

【００３２】次に、レーザトーチが内蔵された複数個の
クランプ治具３…３をフランジＦ１，Ｆ２に取り付け
る。このクランプ治具３は、図２に拡大して示すよう
に、シリンダ４によってヒンジ５を中心に開閉する駆動
ブロック６と固定ブロック７とを有し、両ブロック６，
７間でフランジＦ１，Ｆ２が把持されると共に、固定ブ
ロック７には貫通孔８が設けられ、該孔８内に集光レン
ズ９が備えられている。そして、レーザ発振器１０で発
振されたレーザが光ファイバからなる伝達光学系１１を
介して貫通孔８に導入された後、図中矢印で示したよう
に、上記レンズ９で集光されて、把持されたフランジＦ
１，Ｆ２に照射されるようになされている。これによ
り、上記フランジＦ１，Ｆ２は、クランプ治具３が取り
付けられた部位でスポット的に仮溶接されることとな
り、その場合にレーザビームが照射された仮溶接部位
Ｘ’は、ワークＷ１，Ｗ２の素材の溶融及び酸化のた
め、フランジＦ１，Ｆ２の他の部分に比べて黒変する。

【００３３】そして、図１に示したように、フランジＦ
１，Ｆ２のコーナー部では隣接する仮溶接部位Ｘ’，
Ｘ’の間隔が直線部に比べて小さく密になるように、上
記クランプ治具３…３をフランジＦ１，Ｆ２に取り付け
て仮溶接を行なうのである。なお、このときのクランプ
治具３…３を取り付ける各部位は予め図示しない制御装
置にメモリされており、仮溶接時には、これらのメモリ
された部位においてスポット溶接が行なわれるように設
定されている。

【００３４】次いで、クランプ２，２を解除した後、図
３に示すように、この仮溶接されたワークＷ１，Ｗ２を
搬送装置１２で本溶接ステーション１３に搬送する。

【００３５】この本溶接ステーション１３では、搬入さ
れたワークＷ１，Ｗ２における上記仮溶接部位Ｘ’…
Ｘ’の隣接するもの同士Ｘ’，Ｘ’を順に結んで溶接す
る重ね溶接が行なわれる。そして、当該ステーション１
３には、図示したように、搬入されたワークＷ１，Ｗ２
の前後を把持してセッティングする二つのワーククラン
プ１４，１４及びこれらのクランプ１４，１４の把持、
解除を行なうワーククランプ作動装置１５と、セッティ
ングされたワークＷ１，Ｗ２のフランジＦ１，Ｆ２の所
定部位を把持して固定する複数個のフランジクランプ１
６…１６及びこれらのフランジクランプ１６…１６の把
持、解除を行なうフランジクランプ作動装置１７と、ワ
ークＷ１，Ｗ２の表面画像を捕らえるＣＣＤカメラ１８
及び該カメラ１８からの画像データを色相及び明度に基
づいて光学的に解析する画像解析装置１９と、レーザト
ーチ２０がアーム２１に設けられた溶接ロボット２２及
び該ロボット２２の溶接動作を行なうロボット作動装置
２３とが備えられていると共に、上記搬送装置１２から
の搬入終了を知らせるワーク搬入信号及び上記画像解析
装置１９からの解析信号を受けて、上記クランプ作動装
置１５，１７及びロボット作動装置２３にそれぞれ制御
信号を出力するコントロールユニット２４が備えられて
いる。

【００３６】ここで、上記溶接ロボット２２のレーザト
ーチ２０は、図４に示すように、貫通孔２０ａ内に集光
レンズ２０ｂが備えられて、レーザ発振器２５で発振さ
れたレーザが光ファイバからなる伝達光学系２６を介し
て貫通孔２０ａに導入された後、図中矢印で示したよう
に、上記レンズ２０ｂで集光されて、出射口２０ｃから
出射され、下方に位置するフランジＦ１，Ｆ２に照射さ
れるように構成されている。そして、上記コントロール
ユニット２４がロボット作動装置２３を介して、このト
ーチ２０及びアーム２１の溶接位置や溶接速度等を制御
することにより、フランジＦ１，Ｆ２を連続溶接するよ
うになされている。なお、上記レーザ発振器２５には、
レーザ出力や波形等を調整する制御盤２７が備えられて
いる。

【００３７】次に、上記コントロールユニット２４が当
該本溶接ステーション１３に搬入されたワークＷ１，Ｗ
２に対して行なう本溶接制御を、図５に示すフローチャ
ートに従って説明する。

【００３８】まず、コントロールユニット２４は、ステ
ップＳ１で搬送装置１２からワーク搬入信号が入力され
ると、ステップＳ２でワーククランプ作動装置１５に把
持信号を出力して、搬入されたワークＷ１，Ｗ２の前後
をクランプ１４，１４で把持してセッティングする。

【００３９】次に、コントロールユニット２４は、溶接
ロボット２２でワークＷ１，Ｗ２の本溶接を行なう前
に、その溶接開始部位の補正を行なう。すなわち、コン
トロールユニット２４には、予め、上記仮溶接ステーシ
ョン１でスポット溶接が行なわれる全ての仮溶接部位の
位置座標（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）がメモリされていると共
に（以下、この位置座標を「メモリ座標」という。）、
コントロールユニット２４は、これらのうち所定の一つ
を溶接開始部位として定め、該部位から順に隣接する仮
溶接部位を結んで再びこの溶接開始部位に戻る軌跡を仮
溶接ラインとして設定する。さらに、コントロールユニ
ット２４は、この設定した仮溶接ラインに基づいて本溶
接ラインを設定するのであるが、当該本溶接ステーショ
ン１３では、前述のように重ね溶接を行なうので、コン
トロールユニット２４は、本溶接ラインを仮溶接ライン
に一致させて設定し、この仮溶接ラインに等しい本溶接
ラインに沿ってレーザトーチ２０から照射されたレーザ
ビームが走査するように溶接ロボット２２を制御する。
また、コントロールユニット２４は、画像解析装置１９
から入力された画像解析信号に基づいて、当該本溶接ス
テーション１３にセッティングされたワークＷ１，Ｗ２
の仮溶接部位Ｘ’…Ｘ’を識別し、それらの位置座標
（ｘｎ’，ｙｎ’，ｚｎ’）を算出する（以下、この位
置座標を「実座標」という。）。この仮溶接部位Ｘ’の
識別は、黒変した仮溶接部位Ｘ’と、フランジＦ１，Ｆ
２における他の部位との間で、色相及び明度等の光学的
差異を検出することによって行なわれる。そして、コン
トロールユニット２４は、上記溶接開始部位についての
メモリ座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と実座標（ｘ０’，ｙ
０’，ｚ０’）とを対比し、その偏差（ａ０，ｂ０，ｃ
０）をステップＳ３で算出する。

【００４０】その結果、ステップＳ４で上記偏差（ａ
０，ｂ０，ｃ０）が全て０と判定された場合は、メモリ
された溶接開始部位と実際の溶接開始部位とが同じ位置
にあるとして、溶接開始部位のメモリ座標（ｘ０，ｙ
０，ｚ０）の補正を行なわずにステップＳ５に進み、フ
ランジクランプ作動装置１７に把持信号を出力して、フ
ランジＦ１，Ｆ２をクランプ１６…１６で把持して固定
する一方で、上記偏差（ａ０，ｂ０，ｃ０）の少なくと
も一つが０でないと判定された場合は、メモリされた溶
接開始部位の位置と実際の溶接開始部位の位置とがずれ
ているとして、ステップＳ６に進んで全ての偏差（ａ
０，ｂ０，ｃ０）が０となるように、溶接開始部位のメ
モリ座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を補正した後、上記ステ
ップＳ５に進み、フランジＦ１，Ｆ２を固定する。その
場合に、この溶接開始部位のメモリ座標（ｘ０，ｙ０，
ｚ０）の変更に伴い、該溶接開始部位と隣接する次の仮
溶接部位との間で仮溶接ライン及び本溶接ラインが修正
されることとなる。

【００４１】しかる後、コントロールユニット２４は、
ステップＳ７でロボット作動装置２３に溶接開始信号を
出力する。これにより、ロボット２２のトーチ２０及び
アーム２１が作動して、メモリ座標が上記のように実座
標と一致するように補正された溶接開始部位にレーザビ
ームが照射され、この溶接開始部位から上記本溶接ライ
ンに沿ってレーザビームが走査されて本溶接が開始され
ることとなる。

【００４２】そして、コントロールユニット２４は、こ
の本溶接中、次の仮溶接部位についてのメモリ座標（ｘ
ｎ，ｙｎ，ｚｎ）と実座標（ｘｎ’，ｙｎ’，ｚｎ’）
との対比を行ない続け、その結果に基づいてメモリ座標
（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）の補正、並びに仮溶接ライン及び
本溶接ラインの修正を行なうと共に、この修正された本
溶接ラインに沿って本溶接が行なわれるようにロボット
作動装置２３を制御する。

【００４３】つまり、本溶接を開始した後、コントロー
ルユニット２４はステップＳ８に進んで、上記溶接開始
部位に隣接する次の仮溶接部位（ｎ＝１）についてのメ
モリ座標（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）と、その実座標（ｘ
ｎ’，ｙｎ’，ｚｎ’）とを対比して偏差（ａｎ，ｂ
ｎ，ｃｎ）を算出する。そして、ステップＳ９で該偏差
（ａｎ，ｂｎ，ｃｎ）が全て０と判定された場合は、メ
モリされた次の仮溶接部位と実際の仮溶接部位とが同じ
位置にあるとして、次の仮溶接部位のメモリ座標（ｘ
ｎ，ｙｎ，ｚｎ）の補正を行なわずにステップＳ１０に
進み、現在設定されている本溶接ラインに沿って溶接を
続行する一方で、上記偏差（ａｎ，ｂｎ，ｃｎ）の少な
くとも一つが０でないと判定された場合は、メモリされ
た次の仮溶接部位の位置と実際の仮溶接部位の位置とが
ずれているとして、ステップＳ１１に進んで全ての偏差
（ａｎ，ｂｎ，ｃｎ）が０となるように、次の仮溶接部
位のメモリ座標（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）を補正した後、上
記ステップＳ１０に進み、溶接を続行する。その場合
に、この仮溶接部位のメモリ座標（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）
の変更に伴い、該次の仮溶接部位と上記溶接開始部位と
の間、及び隣接する次の仮溶接部位との間で本溶接ライ
ンが修正されることとなり、この修正された本溶接ライ
ンに沿って本溶接が行なわれることとなる。

【００４４】次に、コントロールユニット２４は、ステ
ップＳ１２で上記溶接開始部位のメモリ座標（ｘ０，ｙ
０，ｚ０）と次の仮溶接部位の実座標（ｘｎ’，ｙ
ｎ’，ｚｎ’）との偏差（ａｎｏ，ｂｎｏ，ｃｎｏ）を
算出した後、ステップＳ１３で該偏差（ａｎｏ，ｂｎ
ｏ，ｃｎｏ）が全て所定の誤差範囲±ｅ内にあると判定
された場合は、次の仮溶接部位は溶接開始部位である、
換言すれば本溶接が環状フランジＦ１，Ｆ２を一周して
行なわれたとして、ステップＳ１４でロボット作動装置
２３に溶接終了信号を出力する。一方、上記偏差（ａｎ
ｏ，ｂｎｏ，ｃｎｏ）の少なくとも一つが誤差範囲±ｅ
内にないと判定された場合は、本溶接が未だ環状フラン
ジＦ１，Ｆ２を一周して行なわれていないとして、ステ
ップＳ８に戻り、さらに次の仮溶接部位（ｎ＝２）につ
いて、上記と同様に、必要なメモリ座標（ｘｎ，ｙｎ，
ｚｎ）の補正及び本溶接ラインの修正を行ないながら、
溶接ロボット２２による本溶接を続行する。

【００４５】このようにして、コントロールユニット２
４は、本溶接が終了するまで仮溶接部位Ｘ’の実際の位
置を基準として本溶接ラインの修正を続けることとな
る。そして、本溶接終了後、ステップＳ１５でフランジ
クランプ１６…１６を、次いでステップＳ１６でワーク
クランプ１４，１４をそれぞれ解除した後、図示しない
ワーク搬出装置に搬出信号を出力することにより、上記
本溶接されたサイドフレームインナアッシーＷ１及びサ
イドフレームアウタＷ２を当該本溶接ステーション１３
から搬出して、この溶接作業は終了する。

【００４６】次に、この実施例の作用を説明する。

【００４７】すなわち、仮溶接ステーション１では、ク
ランプ治具３を用いてフランジＦ１，Ｆ２にレーザビー
ムを照射することによりスポット溶接を行なうので、仮
溶接部位Ｘ’が加圧電極を用いた抵抗溶接のように押圧
されることがなく、その結果、仮溶接時におけるフラン
ジＦ１，Ｆ２の浮き上がりが抑制される。

【００４８】その場合に、フランジＦ１，Ｆ２のコーナ
ー部では直線部に比べて上記クランプ治具３を間隔を小
さく密に取り付けるので、隣接する仮溶接部位Ｘ’，
Ｘ’の間隔も小さくなり、その結果、平面度の悪いフラ
ンジＦ１，Ｆ２のコーナー部が密にスポット溶接され
て、浮き上がりの程度が抑制されると共に、コントロー
ルユニット２４によって後に設定される本溶接ラインが
該コーナー部に沿って滑らかに設定されることとなり、
本溶接が滑らかに連続的に行なわれることとなる。

【００４９】そして、本溶接ステーション１３では、溶
接ロボット２２が本溶接ラインに沿ってレーザビームを
レーザトーチ２０で照射することにより本溶接が行なわ
れるのであるが、その場合に、コントロールユニット２
４は、ＣＣＤカメラ１８及び画像解析装置１９からの解
析信号を受けて、フランジＦ１，Ｆ２において黒変した
仮溶接部位Ｘ’の色相及び明度と、同じくフランジＦ
１，Ｆ２における他の部位の色相及び明度との光学的差
異を検出することによって該仮溶接部位Ｘ’を識別した
後、この識別された仮溶接部位Ｘ’の実際の位置を基準
として、仮溶接ライン及び上記本溶接ラインを修正設定
する。

【００５０】従って、例えば図６に示すように、仮溶接
部位Ｘ０を溶接開始部位として、これから隣接する仮溶
接部位Ｘ１，Ｘ２，…を順に結んで得られる仮溶接ライ
ンないし本溶接ラインＬを設定し、この本溶接ラインＬ
に沿ってレーザビームＢを仮溶接部位Ｘ０から照射、走
査する場合に、本溶接中にフランジＦ１，Ｆ２が熱変形
して仮溶接部位Ｘ１，Ｘ２，…の実位置が、図中鎖線で
示したように、当初の位置からずれ、その結果、当初の
本溶接ラインＬに沿って本溶接を行なうと、本溶接部位
と仮溶接部位との位置関係が整合せず、重ね溶接が精度
よく実施できないときでも、実際の仮溶接部位Ｘ１，Ｘ
２，…の位置を基準として、仮溶接ラインないし本溶接
ラインＬが修正され、この修正された本溶接ラインＬに
沿ってレーザビームＢが走査されるので、上記重ね溶接
が実際の仮溶接部位Ｘ１，Ｘ２，…に対して常に正しい
位置関係の下で行なわれることとなる。

【００５１】また、図７に鎖線で示すように、仮溶接さ
れたワークＷ１，Ｗ２の本溶接ステーション１３への搬
入、位置決めに誤差が生じて、溶接開始部位Ｘ０並びに
仮溶接部位Ｘ１，Ｘ２，…の実座標がメモリ座標とずれ
ても、上記溶接開始部位Ｘ０のメモリ座標が、鎖線で示
した実際の溶接開始部位Ｘ０の実座標に補正、変更さ
れ、かつ、予め設定されていた本溶接ラインＬが、実際
の仮溶接部位Ｘ１，Ｘ２，…の位置を基準として修正、
設定されるので、上記重ね溶接は正しい溶接開始部位Ｘ
０から開始された後、実際の仮溶接部位Ｘ１，Ｘ２，…
に対して常に正しい位置関係の下で行なわれることとな
る。

【００５２】なお、上記実施例では、仮溶接ステーショ
ン１で行なうスポット溶接をトーチ内蔵のクランプ治具
３を用いて行なうようにしたが、該クランプ治具３に代
えて、例えば図８に示すように、アーム３０に設けられ
たレーザトーチ３１にレーザ発振器で発振されたレーザ
を光ファイバ３２で伝送して、該トーチ３１から出射す
るように構成された溶接ロボットを用いて行なうことも
できる。また、図９に示すように、トーチを用いずに、
レーザビームＢを集光レンズ３３や反射鏡３４でフラン
ジＦ１，Ｆ２に照射するようにしてもよい。

【００５３】そして、これらの場合において、フランジ
Ｆ１，Ｆ２を固定するためのフランジクランプを別途用
いるときは、例えば図１０に示すように、貫通孔３５ａ
が形成されたクランプ３５を使用して、該貫通孔３５ａ
を介してビームＢをフランジＦ１，Ｆ２に照射すると、
クランプ３５の取付位置に仮溶接部位Ｘ’を設定するこ
とができ、また、図１１に示すように、クランプ３６の
両側近傍にビームＢを照射するようにして仮溶接部位
Ｘ’の位置を設定してもよい。

【００５４】一方、上記実施例では、本溶接ステーショ
ン１３において重ね溶接を行なうために、本溶接ライン
を仮溶接ラインに一致させて設定したが、本発明はこれ
に限らず、本溶接ラインを仮溶接ラインに基づいて、該
仮溶接ラインから所定距離隔てて設定するようにする
と、例えば図１２に示すような縁溶接、図１３に示すよ
うな隅肉溶接、又は図１４に示すようなフレアー溶接等
を行なうことができる。

【００５５】その場合に、例えば図１５に示すようなク
ランプ治具３７をアームの先端に具備した溶接ロボット
を用いることができる。このクランプ治具３７は、レー
ザトーチ３８の上下にクランプ用の小アーム３９，３９
が対向配置され、これらの小アーム３９，３９にそれぞ
れ設けられたクランプローラ４０，４０でフランジＦ
１，Ｆ２を把持すると共に、この把持されたフランジＦ
１，Ｆ２の側端面にビームＢを照射しながら、全体が該
端面に沿って移動するように構成されたものである。そ
して、ビームＢの照射を両フランジＦ１，Ｆ２の合わせ
面に向けて行なうと、上記図１２又は図１４に示した縁
溶接又はフレアー溶接が実施でき、一方のフランジの側
端面のみに向けて行なうと、上記図１３に示した隅肉溶
接が実施できることとなる。そして、この場合において
は、上記クランプローラ４０，４０が仮溶接ラインに沿
って移動するように制御することによって、仮溶接部位
Ｘ’の実位置とビームＢの照射部位（本溶接部位）との
間の位置関係が常に正しく維持されることとなる。

【００５６】さらに、上記実施例では、自動車のサイド
フレームインナアッシーＷ１とサイドフレームアウタＷ
２とを、これらのドア取付部周囲に形成されたフランジ
Ｆ１，Ｆ２で接合する場合について説明したが、本発明
はこれに限らず、例えば図１６に示すように、このよう
にして溶接されたサイドフレームＷ１２にルーフアッシ
ーＷ３を連続的に接合する等、種々のワークの接合に適
用することが可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークの仮溶接をレーザビーム等の高密度エネルギービ
ームを用いて行なうので、仮溶接部位が押圧されること
がなく、仮溶接時における接合部の浮き上がりが抑制さ
れる。

【００５８】そして、本溶接ラインに沿ってレーザビー
ムを照射することにより本溶接を行なうにあたり、この
本溶接ラインが、仮溶接部位の隣接するもの同士を順に
結ぶことにより得られる仮溶接ラインに基づいて設定さ
れると共に、上記仮溶接部位は、仮溶接された接合部に
おける他の部位との物理的差異を検出することにより識
別される仮溶接部位であるので、仮溶接ラインは実際の
仮溶接部位の位置を基準として設定され、また、本溶接
ラインはこの仮溶接ラインを基準として設定されること
となり、その結果、本溶接は仮溶接部位に対して常に正
しい位置で行なわれることとなる。

【００５９】その場合に、本溶接ラインを仮溶接ライン
に基づいて、該仮溶接ラインに一致させて設定すると、
重ね溶接を実施することができ、また、仮溶接ラインか
ら所定距離隔てて設定すると、縁溶接又は隅肉溶接を実
施することができる。

【００６０】さらに、接合部における他の部位との物理
的差異を検出して仮溶接部位を識別するので、仮溶接時
の溶融、酸化によるワーク表面の明度や色相の変化、又
は形状の変化等に基づいて、仮溶接部位が確実に識別さ
れることとなる。

【００６１】特に、上記物理的差異として光学的差異を
検出するようにすると、接合部が高密度エネルギービー
ムを照射された結果、溶融、酸化して、他の部位に比べ
て黒変する等明度や色相が変化した場合に、仮溶接部位
を確実に識別することができる。

【００６２】一方、接合部のコーナー部分における仮溶
接の間隔を直線部分に比べて小さくすると、平面度の悪
いコーナー部分が密にスポット溶接されて、浮き上がり
の問題が抑制されると共に、本溶接ラインをコーナー部
分に沿わせて滑らかに設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例における仮溶接ステーショ
ンの説明図である。

【図２】 上記仮溶接ステーションで行なわれるスポ
ット溶接作業の説明図である。

【図３】 本発明の実施例における本溶接ステーショ
ンの制御システム図である。

【図４】 上記本溶接ステーションで用いるレーザト
ーチの説明図である。

【図５】 上記本溶接ステーションで行なわれる本溶
接の制御のためのフローチャート図である。

【図６】 上記本溶接ステーションで行なわれる本溶
接の作用の説明図である。

【図７】 同じく、上記本溶接の作用の説明図であ
る。

【図８】 上記仮溶接ステーションで行なわれる別の
スポット溶接作業の説明図である。

【図９】 同じく、別のスポット溶接作業の説明図で
ある。

【図１０】 同じく、別のスポット溶接作業の説明図で
ある。

【図１１】 同じく、別のスポット溶接作業の説明図で
ある。

【図１２】 上記本溶接ステーションで行なわれる別の
本溶接作業の説明図である。

【図１３】 同じく、別の本溶接作業の説明図である。

【図１４】 同じく、別の本溶接作業の説明図である。

【図１５】 上記別の本溶接作業に用いる溶接ロボット
の説明図である。

【図１６】 本発明で接合する別のワークの説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 仮溶接ステーション ２，１４ ワーククランプ ３ トーチ内蔵クランプ治具 ９，２０ｂ 集光レンズ １０，２５ レーザ発振器 １１，２６ 伝達光学系 １３ 本溶接ステーション １６，３５，３６ フランジクランプ １８ ＣＣＤカメラ １９ 画像解析装置 ２０，３８ レーザトーチ ２２ 溶接ロボット ２４ コントロールユニット Ｆ１，Ｆ２ フランジ Ｌ 本溶接ライン Ｗ１ サイドフレームインナーアッシー Ｗ２ サイドフレームアウタ Ｘ’ 仮溶接部位 Ｘ０ 溶接開始部位

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの接合部を所定の間隔でスポット
   的に仮溶接した後、連続的に本溶接する溶接方法であっ
   て、上記仮溶接を高密度エネルギービームを用いて行な
   った後、この仮溶接された接合部における仮溶接部位と
   他の部位との物理的差異を検出することにより該仮溶接
   部位を識別し、この識別された仮溶接部位の隣接するも
   の同士を順に結ぶことにより得られる仮溶接ラインに基
   づいて本溶接ラインを設定すると共に、この設定された
   本溶接ラインに沿って高密度エネルギービームを照射す
   ることにより上記本溶接を行なうことを特徴とする高密
   度エネルギービームを用いた溶接方法。
2. 【請求項２】 仮溶接部位を識別する際に検出する物理
   的差異は、光学的差異であることを特徴とする請求項１
   に記載の溶接方法。
3. 【請求項３】 接合部のコーナー部分を仮溶接する間隔
   は、直線部分を仮溶接する間隔に比べて小さいことを特
   徴とする請求項１に記載の溶接方法。
4. 【請求項４】 ワークの接合部を所定の間隔でスポット
   的に仮溶接した後、連続的に本溶接する溶接装置であっ
   て、ワークの接合部に高密度エネルギービームを照射す
   ることにより上記仮溶接を行なう仮溶接装置と、該仮溶
   接装置で仮溶接された接合部における仮溶接部位と他の
   部位との物理的差異を検出する検出手段と、該検出手段
   で検出される物理的差異に基づいて仮溶接部位を識別す
   る識別手段と、該識別手段で識別される仮溶接部位の隣
   接するもの同士を順に結ぶことにより仮溶接ラインを設
   定する仮溶接ライン設定手段と、該仮溶接ライン設定手
   段で設定される仮溶接ラインに基づいて本溶接ラインを
   設定する本溶接ライン設定手段と、該本溶接ライン設定
   手段で設定される本溶接ラインに沿って高密度エネルギ
   ービームを照射することにより上記本溶接を行なう本溶
   接装置とが設けられていることを特徴とする高密度エネ
   ルギービームを用いた溶接装置。
5. 【請求項５】 検出手段が検出する物理的差異は、光学
   的差異であることを特徴とする請求項４に記載の溶接装
   置。
6. 【請求項６】 仮溶接装置が接合部のコーナー部分を仮
   溶接する間隔は、直線部分を仮溶接する間隔に比べて小
   さいことを特徴とする請求項４に記載の溶接装置。