JPH0890264A - レーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被溶接物の形状ばらつきに伴うレーザビーム
の焦点位置の変動をなくして、溶接品質を高める。 【構成】 エアシリンダ１８にて一定の加圧力が付与さ
れる加圧ローラ１０にて被溶接物８，９の溶接部を加圧
拘束する。被溶接物８，９の形状ばらつきに応じた加圧
ローラ１０の上下方向の変位を位置センサ２０で検出
し、そのセンサ出力をロボット制御系側にフィードバッ
クして、レーザ加工ヘッド１４と被溶接物８，９との間
の相対位置を補正する。これにより、被溶接物８，９の
形状ばらつきにかかわらず、レーザビーム２の焦点位置
Ａが常に溶接部の表面上で結ばれるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の車体パネルの
接合等に用いられるレーザ溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車体パネルの接合に際してレー
ザ溶接を採用した場合には、片側からの溶接で済むとと
もに、ビード幅が狭いために従来工法である抵抗スポッ
ト溶接やアーク溶接に比べて接合部の設計自由度が大き
く、溶接継手としての幅を狭くすることが可能となる利
点がある。

【０００３】図１１は一般的な重ね継手でのレーザ溶接
の概念図で、１はレーザ発振機、２はレーザビーム（レ
ーザ光）、３はレーザビーム２をワーク表面に集光する
レンズ等の集光光学系、４は被溶接物（ワーク）であ
る。

【０００４】一方、レーザ溶接では溶接光エネルギーの
集光性がよいという特徴の裏返しとして、被溶接物４の
重ね合わせ品質を厳格に管理する必要がある。重ね継手
では、図１１に示す上下の被溶接物４の間の隙間Ｃの許
容量は上部側被溶接物４の板厚の３０％程度であり、こ
れを越えると重ね継手としての強度のばらつきが増大す
る。図１２は、車体パネル用の材料として一般的な厚さ
０．８ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）同士を重ね合わせ
た継手の２０ｍｍ分のテストピースについて、その引っ
張り強度と板間の隙間との関係を示したもので、０．３
ｍｍ以下の隙間しか許容されないことがわかる。なお、
溶接時の条件は、レーザ出力４ｋＷ、溶接速度３ｍ／
分、アルゴンガス供給量２５リットル／分である。

【０００５】さらに、別の溶接条件としてレーザビーム
２の焦点位置を被溶接物４の表面に正確に設定する必要
があり、一般的な数ｋＷレベルの炭酸ガス（ＣＯ₂）レ
ーザ加工機では、焦点位置の許容量は±１ｍｍ程度であ
る。これは、図１３に示す焦点位置と溶け込み深さとの
関係から明らかである。なお、溶接時の条件は、レーザ
出力３ｋＷ、溶接速度３ｍ／分とした。

【０００６】以上のような条件を満たすために、重ね継
手の上側もしくは上下両側から被溶接物４に加圧力を加
えて重ね継手の隙間Ｃの寸法を矯正しつつレーザ溶接を
施すようにした方法が一部において知られている。

【０００７】図１４，１５はその一例を示す図で、溶接
部となる上下の被溶接物４の端部を上下各一対の加圧ロ
ーラ５，６で挾み、エシリンダ７により加圧力を加えな
がらレーザビーム２と被溶接物４とを溶接線方向に相対
移動させながら溶接を行うようにしたものである（類似
構造が例えば特開昭５９−１７９２８４号公報および特
開平４−２５８３９１号公報に記載されている）。

【０００８】一方、図１６，１７に示すように、自動車
の車体パネルであるルーフサイドレール８とルーフパネ
ル９との接合の際には、ルーフサイドレール８が閉断面
構造であるために被溶接物の下側からは加圧力を付与す
ることができない。このような場合には、同図に示すよ
うに、被溶接物であるルーフパネル９の上側からのみ加
圧ローラ１０を押し当てて、エアシリンダ１１によって
得られる加圧力を付与することになる。なお、１２はエ
アシリンダ１１の可動部であるスライダで、このスライ
ダ１２にアーム１３を介して加圧ローラ１０が取り付け
られている。

【０００９】ここで、図１１に示す重ね継手の板間の隙
間Ｃと、その隙間Ｃの矯正に必要な加圧力との関係を図
１８に示し、実線は剛体（本実験では定盤を用いた）の
上で加圧力を増加させた場合の変化を、破線は図１６，
１７に示すルーフサイドレール８の如き中空状態（本実
験では溶接部を長さ２０ｍｍの片持ちばり状態として実
験した）で加圧力を増加させた場合の変化をそれぞれ示
している。なお、図１８に示すデータは、厚さ０．８ｍ
ｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）を、レーザ出力３ｋＷ、溶
接速度３ｍ／分の条件で図１６，１７に示す加圧ローラ
１０で矯正しながら溶接したときのものである。

【００１０】図１８から明らかなように、剛体の上で被
溶接物の加圧力を増加させた場合には、その加圧力の増
加に伴って板間の隙間Ｃが減少しているのに対して、中
空状態ではある値以上に加圧力が大きくなると継手全体
の変形が大きくなり、加圧ローラ１０を用いたことによ
って逆に隙間Ｃが大きくなる。

【００１１】この加圧力の下限および上限の値は該当す
る断面がもつ剛性によって決定され、例えば被溶接物の
板厚を０．８ｍｍから１．２ｍｍに増加させて剛性を高
めると、図１９に示すように中空状態で加圧力を増加さ
せた場合の隙間Ｃの増加傾向が鈍くなる。

【００１２】このように、板間の隙間Ｃを矯正するため
にはその加圧力を一定の範囲内に調整する必要があり、
そのために従来からエアシリンダに代表されるような力
一定制御が可能なアクチュエータを用いて加圧力を得る
ようにしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法では、加圧ローラ１０が被溶接物に及
ぼす加圧力が一定となるような制御を行ったとしても、
車体組立ラインの停止精度誤差や車体組立精度誤差によ
って起こる形状ばらつきに加えて、前記加圧力の付与に
伴う溶接部の撓みのために、溶接部とレーザ加工ヘッド
とのレーザ光軸方向での相対位置関係が変わりその焦点
位置が変化してしまうことになる。その結果、溶接部の
表面でレーザビームの焦点が結ばれるのが理想であるに
もかかわらず、その焦点位置が上記の形状ばらつき等の
ためにレーザ光軸方向のいずれかの方向にずれて、溶接
不良の発生を招くことになって好ましくない。

【００１４】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、加圧ローラの加圧方向での位置と、溶接部
とレーザビームの焦点位置との間のレーザ光軸方向での
相対位置との間に相関関係があることに着目し、加圧ロ
ーラの位置を検出してこれをフィードバックすることに
より被溶接物と焦点位置との相対位置が常に一定になる
ように制御するようにした方法を提供することを目的と
している。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、金属薄板にて形成された被溶接物の溶接部近傍を、
直動型の流体圧アクチュエータによって加圧力が付与さ
れる加圧ローラで加圧拘束する一方、レーザ加工ヘッド
から照射されたレーザ光を溶接部に照射して前記被溶接
物とレーザ光とを溶接線方向に相対移動させながら溶接
を行う方法であって、前記加圧ローラの加圧軸線方向で
の位置を連続的に検出し、前記レーザ光の焦点が常に被
溶接物の表面上に位置するように、前記加圧ローラの位
置変化量に基づいて被溶接物とレーザ加工ヘッドのレー
ザ光軸方向での相対位置を補正しながら溶接することを
特徴としている。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明の要件に加えて、前記流体圧アクチュエータによっ
て付与される加圧ローラの加圧力が、被溶接物の板厚１
ｍｍ当たり５ｋｇｆ〜１０ｋｇｆの範囲に設定されてい
ることを特徴としている。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の発明の要件に加えて、前記レーザ加工ヘッドと
加圧ローラが産業用ロボットのアームに支持されている
ことを特徴としている。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の発明の要件に加えて、前記レーザ光軸
と加圧ローラとが溶接線方向に相互にオフセットしてい
て、且つ前記被溶接物に対する加圧ローラの接触位置と
前記レーザ光の焦点位置との間のレーザ光軸方向でのず
れ量を補正しながら溶接を行うことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに
記載の発明の要件に加えて、前記加圧ローラと共通の支
持体に光センサを取り付けて、前記レーザ光に誘起され
て溶接部位から発生するプラズマを前記光センサで監視
し、そのレーザ誘起プラズマの強度に基づいて溶接品質
を管理することを特徴としている。

【００１９】

【作用】請求項１記載の発明によると、流体圧アクチュ
エータにより付与される一定の加圧力で加圧ローラが被
溶接物を加圧している場合に、被溶接物に形状ばらつき
等があればそれに応じて加圧ローラが加圧軸線方向にス
ライド変位し、その変位量をセンサで検出する。

【００２０】そして、前記流体圧アクチュエータとレー
ザ加工ヘッドとが産業用ロボット等の共通の支持体に固
定支持されていれば、上記の加圧ローラの変化量は、レ
ーザ加圧ヘッドと被溶接物との間のレーザ光軸方向での
変化量、すなわち被溶接物の表面に対するレーザ光の焦
点位置の変化量にほかならない。

【００２１】そこで、上記の加圧ローラの変化量をレー
ザ加工ヘッドの制御系にフィードバックして位置補正を
かけることにより、被溶接物の位置あるいは形状ばらつ
きにかかわらずレーザビームは常に被溶接物の表面上で
焦点を結ぶようになる。

【００２２】ここで、被溶接物自体の剛性により、溶接
部での隙間の矯正に必要な最低限の加圧力、および被溶
接物が歪まない範囲での最大限の加圧力が決定されるこ
とから、請求項２に記載の発明のように、その加圧力の
大きさとして被溶接物の板厚１ｍｍ当たり５ｋｇｆ〜１
０ｋｇｆの範囲内に設定することにより、被溶接物に歪
みを発生させることなく且つ溶接部の隙間矯正に必要な
加圧力で溶接部を効果的に加圧拘束することができる。

【００２３】請求項３に記載の発明によると、レーザ加
工ヘッドと加圧ローラとが産業用ロボットのアームに支
持されていることにより、汎用性のある産業用ロボット
を中心とした設備構成とすることができることから、簡
易な設備構成でレーザ溶接を実現できる。

【００２４】前記レーザ光と加圧ローラとが溶接線方向
に相互にオフセットしていて、溶接対象となる溶接部が
凹面もしくは凸面形状となっている場合には、その加圧
ローラの接触位置と焦点位置との間にずれが生じること
になる。そこで、請求項４に記載の発明のように、例え
ば溶接進行方向に対して先行する加圧ローラの位置を逐
次記憶しておき、レーザ光が加圧ローラとの間のオフセ
ット量だけ進行してきた時に先に記憶した加圧ローラの
位置情報のもとにレーザ加工ヘッドと被溶接物とのレー
ザ光軸方向での相対位置を補正するか、あるいは溶接部
の凹面もしくは凸面形状の曲率に関するレーザ光軸方向
での補正値をレーザ加工ヘッドと被溶接物との相対位置
制御のティーチングデータとして予め与えておいて実際
の溶接時に補正することにより、前述した被溶接物に対
する加圧ローラの接触位置とレーザ光の焦点位置との間
のレーザ光軸方向でのずれ量が問題となることがなくな
る。

【００２５】請求項５に記載の発明によると、溶接時の
レーザ光に誘起されて溶接部位から発生するプラズマを
光センサで監視し、そのレーザ誘起プラズマの強度に基
づいて溶接品質もしくは溶接状態の適否を判定するにあ
たり、前記光センサを加圧ローラと共通の支持体に取り
付けたことにより、例えば被溶接物の寸法ばらつき等の
ためにレーザ光の焦点位置が変動したとしてもその焦点
位置の変動に応じて光センサ自体も加圧ローラとともに
変位することから、光センサは常にプラズマ光強度の高
い焦点位置近傍を指向することができるようになる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す図で、自動車
の車体パネルであるルーフサイドレール８とルーフパネ
ル９とを溶接する場合の例を示している。なお、図１
６，１７と共通する部分には同一符号を付してある。

【００２７】図１に示すように、レーザビーム２の集光
光学系を含んでなるレーザ加工ヘッド１４は産業用ロボ
ット１５のアーム１６先端に取り付けられていて、その
レーザ加工ヘッド１４の胴部１７には従来と同様に流体
圧アクチュエータであるロッドレスタイプのエアシリン
ダ１８によって加圧力が付与される加圧ローラ１０が装
着されている。

【００２８】すなわち、レーザ加工ヘッド１４の胴部１
７に固定された保持ブラケット１９にはロッドレスタイ
プのエアシリンダ１８が固定支持されており、このエア
シリンダ１８の可動部であるスライダ１２には、回転自
在な加圧ローラ１０を支持しているアーム１３が固定さ
れている。これにより、加圧ローラ１０はエアシリンダ
１８の伸縮作動に応じて上下方向に変位可能となってい
る。

【００２９】そして、前記エアシリンダ１８にはスライ
ダ１２のスライド変位（ストローク）を検出するための
リニアスケールセンサ等の位置センサ２０が装着されて
いて、この位置センサ２０の検出出力は図２に示すよう
にセンサアンプ２１で増幅された上でコンパレータ２２
に取り込まれ、そのコンパレータ２２の出力がロボット
制御装置２３に入力されるようになっている。

【００３０】より詳しくは、前記エアシリンダ１８は、
加圧ローラ１０が相手側のパネルに及ぼす加圧力が常に
一定の値となるように圧力一定制御が行われるのに加え
て、そのエアシリンダ１８のスライダ１２のストローク
すなわち加圧ローラ１０のストロークが常に一定の値と
なるようにストローク一定制御が行われる。これは、図
２に示すように、スライダ１２の基準位置（例えば全ス
トロークの中間位置）が予め決められていて、この基準
位置に相当する比較用基準電圧が可変設定器２４によっ
て予め設定されていることから、スライダ１２が基準位
置に対してずれを生ずるとそのずれ量に相当する差分信
号がコンパレータ２２からロボット制御装置２３に補正
信号として入力され、産業用ロボット１５のアーム１６
が上記のずれ量分だけレーザ加工ヘッド１４の位置を修
正することにより、上記のストローク一定制御が行われ
る。なお、ルーフサイドレール８やルーフパネル９を含
む車体は図示外の治具に固定支持されている。

【００３１】したがって、以上の実施例構造によれば、
図１に示すように、ロボットアーム１６がレーザ加工ヘ
ッド１４を予め定められた所定の軌跡に沿って動かすこ
とにより、加圧ローラ１０はエアシリンダ１８によって
付与される一定の加圧力のもとでルーフサイドレール８
とルーフパネル９との重合部を加圧拘束する一方、その
加圧拘束された位置の直近位置にレーザビーム２を照射
することで連続的にレーザ溶接が施される。この時、レ
ーザビーム２が溶接部の表面で焦点Ａを結ぶように予め
被溶接物９とレーザ加工ヘッド１４との間の相対距離が
調整されている。

【００３２】一方、上記のような連続溶接中において、
被溶接物であるルーフサイドレール８やルーフパネル９
に上下方向での形状ばらつきがあると、その形状ばらつ
きに追従して加圧ローラ１０が上下動するとともに、レ
ーザ加工ヘッド１４と被溶接物９との間の相対距離を変
化し、エアシリンダ１８のストローク一定制御を行わな
い場合にはレーザビーム２の焦点位置Ａがずれて溶接部
の表面上で正しく焦点が結ばれないことになる。

【００３３】そこで、エアシリンダ１８のストローク一
定制御を採用している本実施例では、上記のようにルー
フサイドレール８もしくはルーフパネル９の形状ばらつ
きに応じて加圧ローラ１０が上下動した場合には、図２
に示すようにその加圧ローラ１０の基準位置からのずれ
量が位置センサ２０で検出されて、ずれ量を補正するた
めの信号がロボット制御装置２３に付与される。

【００３４】一方、ロボット制御装置２３は産業用ロボ
ット１５に指令を与えて、先のずれ量に応じた量だけ産
業用ロボット１５がレーザ加工ヘッド１４を被溶接物９
に対して接近もしくは離間させる。これにより、加圧力
が一定となるように圧力制御されているエアシリンダ１
８が所定量だけ伸縮動作し、このエアシリンダ１８によ
って加圧力が付与される加圧ローラ１０は基準位置であ
るところのストローク一定位置に保持される。

【００３５】そして、上記のようにレーザ加圧ヘッド１
４が動かされることによって被溶接物９とレーザ加工ヘ
ッド１４との間の相対距離も変化し、レーザビーム２が
溶接部の表面上で正確に焦点Ａを結ぶようになる。

【００３６】このように本実施例によれば、加圧ローラ
１０が被溶接物８，９に及ぼす加圧力を一定に保ちなが
ら、被溶接物８，９の形状ばらつきに応じて上下動変位
する加圧ローラ１０の位置変位をフィードバックして、
被溶接物８，９とレーザ加工ヘッド１４との相対距離を
補正するようにしたことにより、被溶接物８，９の形状
ばらつき等の影響を受けることなくレーザビーム２の焦
点位置Ａを常に溶接部の表面上に一致させることができ
るようになる。

【００３７】ここで、本実施例では、被溶接物８，９の
上面側からのみ加圧ローラ１０を押し付ける場合の例を
示したが、例えば図１４，１５に示すように被溶接物の
上下両面から加圧ローラを押し付けるようにしたタイプ
のものにも同様に適用することができる。

【００３８】また、加圧ローラ１０が被溶接物８，９に
及ぼす加圧力は、図１に示すルーフサイドレール８とル
ーフパネル９との間の隙間を矯正することができる大き
さであって、且つ車体全体が撓まないような大きさであ
ることが重要であり、本実施例では被溶接物８，９の板
厚１ｍｍ当たり５ｋｇｆ〜１０ｋｇｆ程度に設定してあ
る。

【００３９】図３，４は本発明の第２の実施例を示す図
で、加圧ローラ２５の接地点と焦点位置Ａとが溶接線方
向で相互にオフセットしている場合の例を示している。

【００４０】図３，４に示すように、前後一対の加圧ロ
ーラ２５，２６は共通する単一のエアシリンダ１８によ
って加圧力が付与されるものであるが、図１に示すよう
に狭い溝の中を溶接する場合であってその溝幅に制限が
ある場合には、その溝幅方向に加圧ローラ２５，２６と
焦点位置Ａとを並設することができず、図３に示すよう
に溶接線方向において焦点位置Ａをはさんでその前後に
オフセットさせて加圧ローラ２５，２６を配置すること
がある。

【００４１】この場合に、図４に示すように被溶接物９
の溶接部がレーザ光軸方向の曲率を有していると、第１
の実施例と同様にエアシリンダ１８のストローク一定制
御を行ったとしても、図４にΔａで示すように加圧ロー
ラ２５，２６の接地位置と焦点位置Ａとの間にレーザ光
軸方向の誤差が生ずることになる。

【００４２】したがって、このような場合には、図５に
示すようにロボットの軌跡位置データの作成時（例えば
ティーチング時）に前記誤差Δａを該当する各点での補
正値として予め教示しておき、プレイバック時に、各点
の補正値を可変設定器２４によって設定された比較用基
準電圧に加算する。このようにすることにより、図４に
示す誤差Δａを補正することができる。

【００４３】また、他の方法として、図６，７に示すよ
うに、一対の加圧ローラ２５，２６のうち溶接進行方向
に対して先行する一方の加圧ローラ２６の位置を前記位
置センサ２０（第１，２図参照）の出力を用いて逐次記
憶しておく一方、レーザビーム２の焦点Ａがその一方の
加圧ローラ２６との間のオフセット量α分だけ進行して
きた時に、先に記憶した位置情報をもとにレーザビーム
２の焦点距離Ａを補正するようにしてもよい。

【００４４】ここで、溶接部の溶け込み深さ等の溶接状
態（溶接品質）を管理するために、図８に示すように、
被溶接物３１の上方にその溶接部でのレーザビーム２の
焦点位置Ａを指向するフォトトランジスタ等の光センサ
３２を配置し、レーザビーム２に誘起されて溶接部で発
生するプラズマＰの強度を光センサ３２で監視するよう
にしたものがある。なお、３３はレーザビーム２の集光
光学系、３４は信号処理装置であって、前記光センサ３
２の検出出力が信号処理装置３４で処理されて、予め設
定された基準値と比較されることにより溶接部の溶け込
み深さについて適否判定がなされる。

【００４５】より詳しくは、レーザ溶接時に発生するプ
ラズマ光は母材の溶け込み状態を良く反映しており、プ
ラズマ光強度の変化を測定することで溶接品質がモニタ
リングできることは既に知られている。そして、このプ
ラズマ光Ｐは、図９に示すように溶接部の表面直上の１
ｍｍ以内の部分の光強度が最も強く、その周りは急速に
光強度が小さくなってゆく。図９の例では外側から内側
の領域になるにしたがってそれぞれ８倍程度ずつプラズ
マ光Ｐの光強度が高くなっている。

【００４６】このように、プラズマ光Ｐは溶接部の表面
上の１ｍｍ以内の部分に集中して分布するため、車体パ
ネルのような三次元形状の溶接では光センサ３２の狙い
位置すなわち指向方向が非常に重要な要素となる。

【００４７】このようなプラズマ光Ｐによるモニタリン
グシステムを図１の構造に適用しようとする場合に、光
センサ３２をレーザ加工ヘッド１４に直接固定支持させ
ると、たとえレーザビーム２の焦点距離位置が一定とな
るようにレーザ加工ヘッド１４と被溶接物９との間の相
対距離がフィードバック制御されたとしても、応答遅れ
等があるために光センサ３２の指向方向を常にレーザビ
ーム２の焦点位置Ａに向けることができず、プラズマ光
Ｐを正確にとらえられないことがある。

【００４８】そこで、図１０に示すように、補助ブラケ
ット３４を介して光センサ３２をエアシリンダ１８のス
ライダ１２に支持させることにより、光センサ３２は被
溶接物８，９の形状に追従して加圧ローラ１０とともに
上下方向に変位し、被溶接物８，９の形状ばらつき等の
影響を受けずにプラズマ光強度の高い焦点位置Ａ近傍を
常に指向してそのプラズマ光を正確にとらえることがで
きるようになる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、加圧ロ
ーラの位置変位をフィードバックして、レーザ光の焦点
が被溶接物の表面上に常に位置するようにレーザ加工ヘ
ッドと被溶接物とのレーザ光軸方向での相対位置を補正
するようにしたことにより、被溶接物の形状ばらつき等
があってもそれに応じてレーザ光の焦点位置が変動する
ことがなくなり、溶接品質が大幅に向上する。

【００５０】請求項２に記載の発明によれば、前記加圧
ローラによる加圧力を被溶接物の板厚１ｍｍ当たり５ｋ
ｇｆ〜１０ｋｇｆの範囲内に設定したことにより、特に
自動車の車体パネルのように変形しやすい構造体であっ
ても、被溶接物に歪みを発生させることなく、且つ溶接
継手の隙間矯正に必要充分な加圧力で溶接部を効果的に
加圧することができる。

【００５１】請求項３に記載の発明によれば、レーザ加
工ヘッドと加圧ローラが産業用ロボットのアームに支持
されていることにより、汎用性のある産業用ロボットと
被溶接物を固定するための治具とを組み合わせた設備構
成とすることができることから、レーザ溶接用の大がか
りな専用機的な設置が不要となって、簡易な設備構成の
もとで所期の目的であるレーザ溶接を実現できる。

【００５２】請求項４に記載の発明によれば、レーザ光
と加圧ローラとが溶接線方向に相互にオフセットしてい
る場合に、加圧ローラの着地位置とレーザ光の焦点位置
との間のレーザ光軸方向のずれ量を補正するようにした
ことにより、溶接部の形状が凹面もしくは凸面形状とな
っている場合にも上記のずれ量が問題となることはな
く、特に車体パネルのように三次元形状をもつ車体パネ
ルでも無理なく溶接することができる。

【００５３】請求項５に記載の発明によれば、溶接時に
レーザ光に誘起されて溶接部から発生するプラズマ光を
光センサで検出し、そのレーザ誘起プラズマ光の強度に
基づいて溶接品質もしくは溶接状態をモニタリングにあ
たり、その光センサを加圧ローラと共通の支持体に支持
させたことにより、被溶接物の形状ばらつき等があって
も、光センサをプラズマ光強度の高い焦点位置近傍に常
に指向させることができるようにそのプラズマ光を正確
にとらえることができ、モニタリング結果の信頼性が大
幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の構成説明図。

【図２】図１の信号処理系のブロック回路図。

【図３】本発明の他の実施例を示す構成説明図。

【図４】図３の作動説明図。

【図５】図３，４の信号処理系のブロック回路図。

【図６】図３の作動説明図。

【図７】図３の作動説明図。

【図８】プラズマ光による溶接部の溶接品質モニタリン
グシステムの説明図。

【図９】図８の要部拡大図。

【図１０】本発明のさらに他の実施例を示す要部の構成
説明図。

【図１１】従来の一般的なレーザ溶接の概念図。

【図１２】溶接重ね継手における板間の隙間と引っ張り
強度との関係を示す特性図。

【図１３】レーザビームの焦点位置と溶け込み深さとの
関係を示す特性図。

【図１４】加圧ローラを用いた従来のレーザ溶接工法の
概略説明図。

【図１５】図１４の垂直断面図。

【図１６】加圧ローラを用いた従来のレーザ溶接工法の
他の例を示す概略説明図。

【図１７】図１６の垂直断面図。

【図１８】ローラ加圧力と板間の隙間との関係を示す特
性図。

【図１９】ローラ加圧力と板間の隙間との関係を示す特
性図。

【符号の説明】

２…レーザビーム（レーザ光） ８…ルーフサイドレール（被溶接物） ９…ルーフパネル（被溶接物） １０…加圧ローラ １２…スライダ（支持体） １４…レーザ加工ヘッド １５…産業用ロボット １６…アーム １８…エアシリンダ（流体圧アクチュエータ） ２０…位置センサ ３１…被溶接物 ３２…光センサ Ａ…焦点位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 37/04 Ｘ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属薄板にて形成された被溶接物の溶接
   部近傍を、直動型の流体圧アクチュエータによって加圧
   力が付与される加圧ローラで加圧拘束する一方、レーザ
   加工ヘッドから照射されたレーザ光を溶接部に照射して
   前記被溶接物とレーザ光とを溶接線方向に相対移動させ
   ながら溶接を行う方法であって、 前記加圧ローラの加圧軸線方向での位置を連続的に検出
   し、 前記レーザ光の焦点が常に被溶接物の表面上に位置する
   ように、前記加圧ローラの位置変化量に基づいて被溶接
   物とレーザ加工ヘッドのレーザ光軸方向での相対位置を
   補正しながら溶接することを特徴とするレーザ溶接方
   法。
2. 【請求項２】 前記流体圧アクチュエータによって付与
   される加圧ローラの加圧力が、被溶接物の板厚１ｍｍ当
   たり５ｋｇｆ〜１０ｋｇｆの範囲に設定されていること
   を特徴とする請求項１記載のレーザ溶接方法。
3. 【請求項３】 前記レーザ加工ヘッドと加圧ローラが産
   業用ロボットのアームに支持されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のレーザ溶接方法。
4. 【請求項４】 前記レーザ光軸と加圧ローラとが溶接線
   方向に相互にオフセットしていて、且つ前記被溶接物に
   対する加圧ローラの接触位置と前記レーザ光の焦点位置
   との間のレーザ光軸方向でのずれ量を補正しながら溶接
   を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   のレーザ溶接方法。
5. 【請求項５】 前記加圧ローラと共通の支持体に光セン
   サを取り付けて、前記レーザ光に誘起されて溶接部位か
   ら発生するプラズマを前記光センサで監視し、そのレー
   ザ誘起プラズマの強度に基づいて溶接品質を管理するこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ
   溶接方法。