特開 2023-91354 レーザ溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091354

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】レーザ溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/70 20140101AFI20230623BHJP

【ＦＩ】

B23K26/70

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206055

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】玉城 怜士

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 慎一

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168BA90

4E168KB05

(57)【要約】

【課題】レーザの熱による付勢部材の損傷の抑制と、接合不良の発生の抑制と、の双方を達成可能なレーザ溶接装置を提供すること。
【解決手段】レーザ照射装置１は、レーザ照射部１１０と、前方付勢部材２００と、後方付勢部材３００と、を備える。前方付勢部材２００は、前方移動体２１０と、前方支持体２２０と、前方付勢部２３０と、を有する。後方付勢部材３００は、後方移動体３１０と、後方支持体３２０と、後方付勢部３３０と、を有する。前方付勢部２３０は、前方先端部を有し、後方付勢部３３０は、後方先端部を有する。前方支持部２２０は、ワークＷのうちレーザ照射部１１０によりレーザＬが照射される部位と前方先端部との間に前方移動体２１０を支持しており、後方支持部３２０は、ワークＷのうちレーザ照射部１１０によりレーザＬが照射される部位と後方先端部との間に後方移動体３１０を支持している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークに対してレーザを照射可能でかつ前記ワークに対して移動可能なレーザ照射部と、
前記ワークに対する前記レーザ照射部の移動方向における前記レーザ照射部の前方に設けられており、前記ワークに対して付勢力を付与可能な前方付勢部材と、
前記移動方向における前記レーザ照射部の後方に設けられており、前記ワークを付勢する後方付勢部材と、を備え、
前記前方付勢部材は、
前記ワークに当接しながら前記ワークに対して前記移動方向に移動可能な前方移動体と、
前記前方移動体を支持する前方支持体と、
前記前方支持体を介して前記前方移動体から前記ワークに前記付勢力が作用するように前記前方支持体を付勢する前方付勢部と、を有し、
前記後方付勢部材は、
前記ワークに当接しながら前記ワークに対して前記移動方向に移動可能な後方移動体と、
前記後方移動体を支持する後方支持体と、
前記後方支持体を介して前記後方移動体から前記ワークに前記付勢力が作用するように前記後方支持体を付勢する後方付勢部と、を有し、
前記前方付勢部は、当該前方付勢部による付勢方向の先端に形成された前方先端部を有し、
前記後方付勢部は、当該後方付勢部による付勢方向の先端に形成された後方先端部を有し、
前記前方支持体は、前記ワークのうち前記レーザ照射部によりレーザが照射される部位と前記前方先端部との間に前記前方移動体を支持しており、
前記後方支持体は、前記ワークのうち前記レーザ照射部によりレーザが照射される部位と前記後方先端部との間に前記後方移動体を支持している、レーザ溶接装置。

【請求項2】

前記前方支持体は、前記前方先端部と接続可能な前方接続部を有し、
前記後方支持体は、前記後方先端部と接続可能な後方接続部を有し、
前記前方接続部は、前記前方先端部が前記付勢方向と交差する方向に傾斜するのを規制するように前記前方先端部を拘束しており、
前記後方接続部は、前記後方先端部が前記付勢方向と交差する方向に傾斜するのを規制するように前記後方先端部を拘束している、請求項１に記載のレーザ溶接装置。

【請求項3】

前記前方付勢部による前記付勢方向を回転軸とする前記前方移動体の回転を規制する前方回転規制部材と、
前記後方付勢部による前記付勢方向を回転軸とする前記後方移動体の回転を規制する後方回転規制部材と、をさらに備える、請求項１又は２に記載のレーザ溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特開平２－３０７６９３号公報には、ノズル本体と、ワーク押え装置と、を備えるレーザビームノズル装置が開示されている。ノズル本体は、その噴射孔からワークに向けてレーザビームを照射する。ワーク押え装置は、円筒状に形成されており、ノズル本体の周囲に配置されたワーク押え本体と、ワーク押え本体の下面に設けられたフリーベアリングと、ワーク押え本体を下方に押圧する弾機と、を有している。弾機の弾発力によってフリーベアリングがワークの上面を押圧する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２－３０７６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開平２－３０７６９３号公報に記載されるようなレーザ溶接装置では、ワークのうち付勢部材によって付勢される部位がレーザによる照射点から遠い場合、接合不良が発生することがある。そこで、ワークを付勢する部材をレーザ照射部に近づけることが考えられる。

【0005】

しかしながら、そのような構造にすると、レーザの熱によって付勢部材が損傷する懸念がある。

【0006】

本開示の目的は、レーザの熱による付勢部材の損傷の抑制と、接合不良の発生の抑制と、の双方を達成可能なレーザ溶接装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一局面に従ったレーザ溶接装置は、ワークに対してレーザを照射可能でかつ前記ワークに対して移動可能なレーザ照射部と、前記ワークに対する前記レーザ照射部の移動方向における前記レーザ照射部の前方に設けられており、前記ワークに対して付勢力を付与可能な前方付勢部材と、前記移動方向における前記レーザ照射部の後方に設けられており、前記ワークを付勢する後方付勢部材と、を備え、前記前方付勢部材は、前記ワークに当接しながら前記ワークに対して前記移動方向に移動可能な前方移動体と、前記前方移動体を支持する前方支持体と、前記前方支持体を介して前記前方移動体から前記ワークに前記付勢力が作用するように前記前方支持体を付勢する前方付勢部と、を有し、前記後方付勢部材は、前記ワークに当接しながら前記ワークに対して前記移動方向に移動可能な後方移動体と、前記後方移動体を支持する後方支持体と、前記後方支持体を介して前記後方移動体から前記ワークに前記付勢力が作用するように前記後方支持体を付勢する後方付勢部と、を有し、前記前方付勢部は、当該前方付勢部による付勢方向の先端に形成された前方先端部を有し、前記後方付勢部は、当該後方付勢部による付勢方向の先端に形成された後方先端部を有し、前記前方支持体は、前記ワークのうち前記レーザ照射部により照射される部位と前記前方先端部との間に前記前方移動体を支持しており、前記後方支持体は、前記ワークのうち前記レーザ照射部により照射される部位と前記後方先端部との間に前記後方移動体を支持している。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、レーザの熱による付勢部材の損傷の抑制と、接合不良の発生の抑制と、の双方を達成可能なレーザ溶接装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態におけるレーザ溶接装置の斜視図である。

【図2】図１に示されるレーザ溶接装置の断面図である。

【図3】図２の断面とは異なる面でのレーザ溶接装置の断面図である。

【図4】図１に示されるレーザ溶接装置の変形例を示す斜視図である。

【図5】図４とは異なる角度におけるレーザ溶接装置の変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0011】

図１は、本開示の一実施形態におけるレーザ溶接装置の斜視図である。図２は、図１に示されるレーザ溶接装置の断面図である。図３は、図２の断面とは異なる面でのレーザ溶接装置の断面図である。本実施形態のレーザ溶接装置１は、樹脂部材と金属部材との溶接に特に好適である。ただし、レーザ溶接装置１での溶接対象は、特に限定されない。

【0012】

図１に示されるように、レーザ溶接装置１は、例えば、支持台２に載置されたワークＷを溶接可能である。レーザ溶接装置１は、３次元的に移動可能なアクチュエータに保持された状態でワークＷの溶接を行うことも可能である。レーザ溶接装置１は、レーザ照射部１１０と、前方付勢部材２００と、後方付勢部材３００と、前方保護カバー４１０と、後方保護カバー４２０と、を備えている。

【0013】

レーザ照射部１１０は、ワークＷに向けてレーザＬを照射可能である。本実施形態では、レーザ照射部１１０は、レーザＬの照射方向がワークＷと直交するようにワークＷに対してレーザＬを照射している。ただし、レーザＬの照射方向は、ワークＷと直交していなくてもよい。

【0014】

図２及び図３に示されるように、ワークＷは、第１部材Ｗ１と、第１部材Ｗ１上に配置された第２部材Ｗ２と、を有している。本実施形態では、第１部材Ｗ１として、樹脂部材が用いられ、第２部材Ｗ２として金属部材が用いられている。ただし、各部材Ｗ１，Ｗ２は、これに限定されない。

【0015】

レーザ照射部１１０には、前方アーム１２０と後方アーム１３０とが接続されている。前方アーム１２０は、レーザ照射部１１０の移動方向におけるレーザ照射部１１０の前方に設けられている。後方アーム１３０は、レーザ照射部１１０の移動方向におけるレーザ照射部１１０の後方に設けられている。各アーム１２０，１３０は、レーザ照射部１１０からのレーザＬの照射方向と平行な方向に延びる形状を有している。

【0016】

前方付勢部材２００は、ワークＷに対するレーザ照射部１１０の移動方向におけるレーザ照射部１１０の前方に設けられている。具体的に、前方付勢部材２００は、前方アーム１２０に接続されている。前方付勢部材２００は、ワークＷに対して付勢力を付与可能である。前方付勢部材２００は、前方移動体２１０と、前方支持体２２０と、前方付勢部２３０と、を有している。

【0017】

前方移動体２１０は、ワークＷに当接しながらワークＷに対して前記移動方向に移動可能である。本実施形態では、前方移動体２１０として、ローラが用いられている。前方移動体２１０は、例えば、金属からなる。

【0018】

前方支持体２２０は、前方移動体２１０を支持している。前方支持体２２０は、例えば、金属からなる。前方支持体２２０の詳細については後述する。

【0019】

前方付勢部２３０は、前方支持体２２０を介して前方移動体２１０からワークＷに付勢力が作用するように前方支持体２２０を付勢している。前方付勢部２３０は、レーザ照射部１１０によるレーザＬの照射方向と同方向に前方支持体２２０を付勢している。ただし、前方付勢部２３０による付勢方向は、レーザＬの照射方向と交差していてもよい。

【0020】

本実施形態では、前方付勢部２３０は、ガスダンパーで構成されている。具体的に、前方付勢部２３０は、円筒状に形成されたシリンダ２３２と、シリンダ２３２に対して当該シリンダ２３２の軸方向に相対変位可能なロッド２３４と、を有している。ただし、前方付勢部２３０の構成は、これに限られない。前方付勢部２３０による付勢力は、変更可能に構成されてもよい。

【0021】

図２及び図３に示されるように、前方付勢部２３０は、当該前方付勢部２３０による付勢方向の先端に形成された前方先端部２３６と、前記付勢方向の後端に形成された後端部２３８と、を有している。前方先端部２３６は、ロッド２３４の先端（下端）で構成されている。後端部２３８は、シリンダ２３２の上端で構成されている。前方先端部２３６は、前方支持体２２０に固定されている。後端部２３８は、前方アーム１２０に固定されている。

【0022】

ここで、前方支持体２２０について説明する。前方支持体２２０は、前方接続部２２２と、前方支持部２２４と、前方連結部２２６と、を有している。

【0023】

前方接続部２２２は、前方先端部２３６と接続可能である。前方接続部２２２は、前方先端部２３６を受け入れ可能な内周面を有している。本実施形態では、前記内周面は、前方先端部２３６の外周面と面接触している。より詳細には、前方先端部２３６は、前方接続部２２２に圧入されている。すなわち、前方接続部２２２は、前方先端部２３６が付勢方向と交差する方向に傾斜するのを規制するように前方先端部２３６を拘束している。前記内周面が前方先端部２３６の外周面と面接触した状態において、ピン２２８によって前方先端部２３６が前方接続部２２２に接続されている。

【0024】

前方支持部２２４は、前方移動体２１０を支持している。前方支持部２２４は、前記移動方向及び前方付勢部２３０による付勢方向の双方と直交する方向における両側から前方移動体２１０を支持している。前方支持部２２４は、ワークＷのうちレーザ照射部１１０によりレーザＬが照射される部位（以下、「照射点Ｐ１」と表記する。）と前方先端部２３６との間に前方移動体２１０を支持している。より詳細には、図２に示されるように、前方支持部２２４は、ワークＷの中間部Ｐ３に対して前方移動体２１０を介して前方付勢部２３０による付勢力が作用するように前方移動体２１０を支持している。中間部Ｐ３は、ワークＷのうち、照射点Ｐ１と、前方付勢部２３０による付勢方向の延長線とワークＷの表面との交点Ｐ２と、の間の部位である。すなわち、前方支持部２２４は、ワークＷのうち前記交点Ｐ２よりも照射点Ｐ１に近い部位に前方付勢部２３０による付勢力が作用するように前方移動体２１０を支持している。このため、第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２のうち照射点Ｐ１付近の部位同士の密着性が高まる。

【0025】

前方連結部２２６は、前方接続部２２２と前方支持部２２４とを連結している。前方連結部２２６は、前記移動方向と平行に延びる形状を有している。

【0026】

後方付勢部材３００は、ワークＷに対するレーザ照射部１１０の移動方向におけるレーザ照射部１１０の後方に設けられている。具体的に、後方付勢部材３００は、後方アーム１３０に接続されている。後方付勢部材３００は、レーザ照射部１１０の移動方向と直交しかつ照射点Ｐ１を通る面を基準面として前方付勢部材２００と対称な構成を有している。このため、後方付勢部材３００の説明を簡略化する。

【0027】

すなわち、後方付勢部材３００は、後方移動体３１０と、後方支持体３２０と、後方付勢部３３０と、を有している。後方支持体３２０は、後方付勢部３３０におけるロッド３３４の先端で構成される後方先端部３３６と接続される後方接続部３２２と、後方移動体３１０を支持する後方支持部３２４と、後方連結部３２６と、を有している。後方付勢部３３０は、シリンダ３３２と、ロッド３３４と、を有している。

【0028】

前方保護カバー４１０は、レーザＬから前方付勢部２３０を保護している。本実施形態では、前方保護カバー４１０は、レーザＬからロッド２３４を保護する形状を有している。ただし、前方保護カバー４１０は、ロッド２３４及びシリンダ２３２の双方を保護する形状に形成されてもよい。前方保護カバー４１０は、金属等からなる。前方保護カバー４１０は、前方支持体２２０に固定されている。前方保護カバー４１０は、レーザＬと対向する対向壁４１２と、対向壁４１２につながった一対の側壁４１４と、を有している。一対の側壁４１４は、ロッド２３４の軸方向及び前記移動方向の双方と直交する方向に互いに対向している。なお、図３では、前方保護カバー４１０の図示は省略されている。

【0029】

後方保護カバー４２０は、レーザＬから後方付勢部３３０を保護している。後方保護カバー４２０は、前記基準面に対して前方保護カバー４１０と対称な構成を有している。このため、後方保護カバー４２０の説明を簡略化する。すなわち、後方保護カバー４２０は、対向壁４２２と、一対の側壁４２４と、を有している。

【0030】

以上に説明したように、本実施形態のレーザ溶接装置１では、前方支持体２２０がレーザ照射部１１０によりレーザＬが照射される部位（照射点Ｐ１）と前方先端部２３６との間に前方移動体２１０を支持し、後方支持体３２０が照射点Ｐ１と後方先端部３３６との間に後方移動体３１０を支持しているため、各付勢部２３０，３３０とレーザＬとの距離を確保しつつ、ワークＷのうち照射点Ｐ１の近傍の部位を各移動体２１０，３１０によって付勢することが可能となる。よって、レーザＬの熱による付勢部２３０，３３０の損傷の抑制と、接合不良の発生の抑制と、の双方が達成される。

【0031】

なお、前方連結部２２６は、前方付勢部２３０による付勢方向と直交する方向（前記移動方向と平行）でなく、その方向と交差する方向に延びる形状を有していてもよい。このことは、後方連結部３２６においても同様である。

【0032】

前方付勢部２３０におけるシリンダ２３２及びロッド２３４の配置は、逆であってもよい。このことは、後方付勢部３３０においても同様である。

【0033】

また、図４及び図５に示されるように、レーザ溶接装置１は、前方回転規制部材５１０と、後方回転規制部材５２０と、をさらに備えていてもよい。

【0034】

前方回転規制部材５１０は、前方付勢部２３０による付勢方向を回転軸とする前方移動体２１０の回転を規制している。具体的に、前方回転規制部材５１０は、前方板部５１２と、前方固定部５１４と、を有している。

【0035】

前方板部５１２は、前記移動方向における前方アーム１２０の前方に位置している。前方板部５１２は、前方アーム１２０に固定されている。前方板部５１２は、前方アーム１２０から前方支持体２２０に至るように延びる平板状に形成されている。

【0036】

前方固定部５１４は、前方支持体２２０に固定されている。前方固定部５１４は、前方板部５１２の下端部につながっている。前方固定部５１４は、前方付勢部２３０による付勢方向及び前記移動方向の双方と直交する方向における前方接続部２２２の一方側に位置している。前方固定部５１４は、前方接続部２２２に固定されている。例えば、前方板部５１２及び前方固定部５１４は、一枚の金属板を折り曲げることにより形成される。

【0037】

後方回転規制部材５２０は、レーザ照射部１１０の移動方向と直交しかつ照射点Ｐ１を通る面を基準面として前方回転規制部材５１０と対称な構成を有している。すなわち、後方回転規制部材５２０は、後方アーム１３０に固定された後方板部５２２と、後方板部５２２の下端部につながっており後方接続部３２２に固定された後方固定部５２４と、を有している。

【0038】

図４及び図５に示される形態では、前方付勢部２３０による付勢方向を回転軸とする前方移動体２１０の前方アーム１２０に対する相対回転、及び、後方付勢部３３０による付勢方向を回転軸とする後方移動体３１０の後方アーム１３０に対する相対回転が規制される。

【0039】

上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0040】

この開示の一局面に従ったレーザ溶接装置は、ワークに対してレーザを照射可能でかつ前記ワークに対して移動可能なレーザ照射部と、前記ワークに対する前記レーザ照射部の移動方向における前記レーザ照射部の前方に設けられており、前記ワークに対して付勢力を付与可能な前方付勢部材と、前記移動方向における前記レーザ照射部の後方に設けられており、前記ワークを付勢する後方付勢部材と、を備え、前記前方付勢部材は、前記ワークに当接しながら前記ワークに対して前記移動方向に移動可能な前方移動体と、前記前方移動体を支持する前方支持体と、前記前方支持体を介して前記前方移動体から前記ワークに前記付勢力が作用するように前記前方支持体を付勢する前方付勢部と、を有し、前記後方付勢部材は、前記ワークに当接しながら前記ワークに対して前記移動方向に移動可能な後方移動体と、前記後方移動体を支持する後方支持体と、前記後方支持体を介して前記後方移動体から前記ワークに前記付勢力が作用するように前記後方支持体を付勢する後方付勢部と、を有し、前記前方付勢部は、当該前方付勢部による付勢方向の先端に形成された前方先端部を有し、前記後方付勢部は、当該後方付勢部による付勢方向の先端に形成された後方先端部を有し、前記前方支持体は、前記ワークのうち前記レーザ照射部によりレーザが照射される部位と前記前方先端部との間に前記前方移動体を支持しており、前記後方支持体は、前記ワークのうち前記レーザ照射部によりレーザが照射される部位と前記後方先端部との間に前記後方移動体を支持している。

【0041】

このレーザ溶接装置では、前方支持体がレーザ照射部によりレーザが照射される部位と前方先端部との間に前方移動体を支持し、後方支持体がレーザ照射部によりレーザが照射される部位と後方先端部との間に後方移動体を支持しているため、各付勢部とレーザとの距離を確保しつつ、ワークのうち照射点の近傍の部位を各移動体によって付勢することが可能となる。よって、レーザの熱による付勢部材の損傷の抑制と、接合不良の発生の抑制と、の双方が達成される。

【0042】

さらに、前記前方支持体は、前記前方先端部と接続可能な前方接続部を有し、前記後方支持体は、前記後方先端部と接続可能な後方接続部を有し、前記前方接続部は、前記前方先端部が前記付勢方向と交差する方向に傾斜するのを規制するように前記前方先端部を拘束しており、前記後方接続部は、前記後方先端部が前記付勢方向と交差する方向に傾斜するのを規制するように前記後方先端部を拘束していることが好ましい。

【0043】

この態様では、各付勢部に対して各支持体が傾斜することが抑制される。よって、各付勢部による付勢力が有効に各移動体に伝達される。

【0044】

また、前記レーザ溶接装置は、前記前方付勢部による前記付勢方向を回転軸とする前記前方移動体の回転を規制する前方回転規制部材と、前記後方付勢部による前記付勢方向を回転軸とする前記後方移動体の回転を規制する後方回転規制部材と、をさらに備えることが好ましい。

【0045】

この態様では、前方付勢部による付勢方向を回転軸とする前方移動体の回転、及び、後方付勢部による付勢方向を回転軸とする後方移動体の回転が規制される。

【0046】

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0047】

１ レーザ溶接装置、１１０ レーザ照射部、２００ 前方付勢部材、２１０ 前方移動体、２２０ 前方支持体、２２２ 前方接続部、２２４ 前方支持部、２２６ 前方連結部、２３０ 前方付勢部、２３２ シリンダ、２３４ ロッド、２３６ 前方先端部、３００ 後方付勢部材、３１０ 後方移動体、３２０ 後方支持体、３２２ 後方接続部、３２４ 後方支持部、３２６ 後方連結部、３３０ 後方付勢部、３３２ シリンダ、３３４ ロッド、３３６ 後方先端部、５１０ 前方回転規制部材、５２０ 後方回転規制部材、Ｗ ワーク、Ｗ１ 第１部材、Ｗ２ 第２部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】