レーザろう付け装置
【課題】ワイヤ供給手段とコンタクトチップとを結ぶワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑え、もってレーザ照射ポイントに対してワイヤを安定して送給する。
【解決手段】ワークに対するレーザ光の照射ポイントに、ワイヤ供給機からガイドチューブを介して送給されたワイヤ１２をコンタクトチップを通して連続に繰出し、該ワイヤ１２の繰出し端部をレーザ光により溶融するレーザろう付け装置において、前記コンタクトチップの前段に、ワイヤ１２を半径方向に拘束して、前記ガイドチューブ内でのワイヤ１２の蛇行を抑える蛇行抑制手段としてのチャックユニット２０を設ける。チャックユニット２０は、常時ばね２９により付勢されてワイヤ１２に対する締付力を発生するテーパコレット２７を備えた構成とし、ワイヤ１２の送給時は、ワイヤ１２の動きに応じてテーパコレット２７を締付位置からわずか後退させて、ワイヤ１２の自由な移動を許容する。
【解決手段】ワークに対するレーザ光の照射ポイントに、ワイヤ供給機からガイドチューブを介して送給されたワイヤ１２をコンタクトチップを通して連続に繰出し、該ワイヤ１２の繰出し端部をレーザ光により溶融するレーザろう付け装置において、前記コンタクトチップの前段に、ワイヤ１２を半径方向に拘束して、前記ガイドチューブ内でのワイヤ１２の蛇行を抑える蛇行抑制手段としてのチャックユニット２０を設ける。チャックユニット２０は、常時ばね２９により付勢されてワイヤ１２に対する締付力を発生するテーパコレット２７を備えた構成とし、ワイヤ１２の送給時は、ワイヤ１２の動きに応じてテーパコレット２７を締付位置からわずか後退させて、ワイヤ１２の自由な移動を許容する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの継ぎ目部分をレーザ光を熱源としてろう付けするためのレーザろう付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザろう付けは、入熱量が少なく、ワークの熱歪による変形を抑えることができることから、近年、自動車ボデーのアウタパネル同士の接合などに多用されている（たとえば、特許文献１参照）。ところで、レーザろう付けは、図７（Ａ）に示されるように、ワークＷに対するレーザ光Ｌａの照射ポイントＰにコンタクトチップ２を通してワイヤ（ろう材）３を連続に繰出すことにより行われる。そして従来、コンタクトチップ２に対するワイヤ３の送給は、図８に示されるように、ワイヤ供給機（ワイヤ供給手段）４からガイドチューブ５を経て行われており、ろう付けに際しては、図７（Ａ）に示されるようにコンタクトチップ２から所望の長さ（繰出し長）Ｓだけワイヤ３が繰出されるように、ワイヤ供給機４からのワイヤ送り速度が調整される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７９３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ワイヤ供給機４からコンタクトチップ２へワイヤ３を案内するガイドチューブ５は、ワイヤ４の移動の抵抗とならないように、その口径がワイヤ径よりもかなり大きく設定されている。このため、図８に示されるように、ガイドチューブ５内でワイヤ３が遊動（蛇行）する現象が往々にして起こり、このような蛇行が起こると、前出図７（Ｂ）に示すように、コンタクトチップ２からのワイヤ４の繰出し長Ｓ´が規定の繰出し長Ｓより短くなってしまう。一方、コンタクトチップ２は、常にワイヤ４の先端（繰出し端）をワークＷに押付けるように、ワークＷ側へばね付勢されており、前記したようにワイヤ４の繰出し長Ｓ´が短縮する場合には、ワイヤ４の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから距離Ｌだけ横ずれ（オフセット）してしまい、ろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ワイヤ供給手段とコンタクトチップとを結ぶワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑え、もってレーザ照射ポイントに対してワイヤを安定して送給できるレーザろう付け装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、本発明の態様をいくつか例示し、それらについて項分けして説明する。
【０００７】
（１）ワークに対するレーザ光の照射ポイントに、ワイヤ供給手段から送給されたワイヤをコンタクトチップを通して連続に繰出して、該ワイヤの繰出し端部をレーザ光により溶融するレーザろう付け装置において、前記ワイヤ供給手段と前記コンタクトチップとを結ぶワイヤ送給経路に、ワイヤの蛇行を抑制する蛇行抑制手段を配設したことを特徴とするレーザろう付け装置。
【０００８】
本（１）項記載のレーザろう付け装置においては、蛇行抑制手段によってワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行が抑えられるので、コンタクトチップから繰出されるワイヤの繰出し長の変動が少なくなり、結果としてレーザ照射ポイントに対してワイヤを安定して送給できるようになる。
【０００９】
（２）前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対する締付力を発生するテーパコレットを備えたチャックユニットからなり、前記テーパコレットは、ワイヤの送給に応じて締付位置から後退することを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１０】
本（２）項記載のレーザろう付け装置においては、ばね付勢されたテーパコレットの締付力を利用して、ワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑えることができる。また、前記テーパコレットはワイヤの送給に応じて締付位置から後退するので、ワイヤ送給の障害になることはない。
【００１１】
（３）前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対するクランプ力を発生する複数の揺動アームを備えたクランプユニットからなり、前記揺動アームは、ワイヤの送給に応じてクランプ位置から後退することを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１２】
本（３）項記載のレーザろう付け装置においては、ばね付勢された揺動アームのクランプ力を利用して、ワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑えることができる。また、前記揺動アームはワイヤの送給に応じてクランプ位置から後退するので、ワイヤ送給の障害になることはない。
【００１３】
（４）前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設され、ワイヤを径方向に弾発的に押える押圧装置からなり、該押圧装置は、ワイヤを受ける位置固定の受け部材と、該受け部材に対して接離可能な押付けローラと、該押付けローラを前記受け部材側へ付勢する付勢手段とからなることを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１４】
本（４）項記載のレーザろう付け装置においては、付勢手段による押付けローラの押付力を利用して、ワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑えることができる。また、前記押付けローラはワイヤの送給に応じて転動するので、ワイヤ送給の障害になることはない。
【００１５】
（５）前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設されたガイドチューブからなり、該ガイドチューブは、断面多角形をなして、その内面の少なくとも二面をワイヤに線接触させることを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１６】
本（５）項記載のレーザろう付け装置においては、ガイドチューブの内面がワイヤに線接触するので、ワイヤに対するガイドチューブの摩擦抵抗が低減し、ガイドチューブ内でのワイヤの遊びを小さくすることが可能になって、その分、ワイヤの蛇行が抑えられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る溶接割れ検出方法によれば、蛇行抑制手段によってワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行が抑えられるので、コンタクトチップから繰出されるワイヤの繰出し長の変動が少なくなり、レーザ照射ポイントに対してワイヤを安定して送給できて、穴あきなどのろう付け欠陥の発生防止に大きく寄与するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態を示したものである。同図において、１０は、ワークＷの継ぎ目部分に向けてレーザ光Ｌａを照射するレーザトーチ、１１は、ワークＷに対するレーザ光Ｌａの照射ポイントＰにろう付け材としてのワイヤ１２を繰出すコンタクトチップ、１３は、リール１４から巻き戻されたワイヤ１２をガイドチューブ１５を通して前記コンタクトチップ１１へ送給するワイヤ供給機（ワイヤ供給手段）である。
【００２０】
上記レーザトーチ１０には、レーザ発振器１６から光ファンバー１７を介して送られたレーザ光Ｌａを集光し、ワークＷへ向けて出射する光学系１８が内蔵されている。レーザトーチ１０は、ここではロボットのアーム１９に取付けられ、ワークＷに対して真上からレーザ光Ｌａを照射できるように姿勢制御される。
【００２１】
上記コンタクトチップ１１の、ワイヤ１２の導入側となる後端には、後に詳述するチャックユニット（蛇行抑制手段）２０を内蔵する支持ブロック２１が固結されている。この支持ブロック２１には、レーザトーチ１０に横付けしたハウジング２２内のワイヤ押付機構２３から延ばした支持アーム２４が連結されている。コンタクトチップ１１は、その軸がレーザ光の光軸と所定の角度をなすように傾斜して支持アーム２４に支持され、これによりコンタクトチップ１１から繰出されたワイヤ１２は斜め横方向からレーザ光Ｌａの照射ポイントＰへ向かう。
【００２２】
ワイヤ押付機構２３は、支持アーム２４の上端部とハウジング２２の側壁との間に配設され、支持アーム２４を昇降可能に案内するリニアモーションガイド２３ａと、支持アーム２４の上端とハウジング２２の上壁との間に介装され、支持アーム２４を常時下方へ付勢するばね２３ｂとからなっている。すなわち、コンタクトチップ１１は、支持アーム２４を介してワイヤ押付機構２３から下降力を受け、これによってコンタクトチップ１１から繰出されたワイヤ１２の繰出し端は、ワークＷに所定の圧力で押付けられるようになる。
【００２３】
ワイヤ供給機１３には、ワイヤ１２を挟んで転動する複数対（ここでは、二対）の送りローラ１３ａ，１３ａが、ワイヤ送り方向に直列に配列して内装されている。ワイヤ送り方向の前側（下側）に位置する一方の送りローラ１３ａを構成する片側のローラは、図示を略するモータにより駆動される駆動ローラとなっており、リール１４から巻き戻されたワイヤ１２は、二対の送りローラ１３ａの間を通る間に直線状に矯正されると共に、所定の速度でガイドチューブ１５内に送り込まれる。
【００２４】
ガイドチューブ１５は、その一端が前記コンタクトチップ１１と一体の支持ブロック２１に連結されており、その他端は途中で湾曲してワイヤ供給機１３側へ延ばされている。ワイヤ供給機１３からガイドチューブ１５内に送り込まれたワイヤ１２は、ガイドチューブ１５の湾曲形状に倣って曲走し、通常は湾曲部の外側内面に接する最長経路を通ってコンタクトチップ１１へ向かう。ワイヤ供給機１３は、前記したロボットのアーム１９に取付けられており、レーザトーチ１０と、コンタクトチップ１１とワイヤ供給機１３とは、ロボットアーム１９の動作により一体的にワークＷの継ぎ目部分に沿って移動（相対移動）する。
【００２５】
ここで、上記チャックユニット２０は、図２によく示されるように、ケーシング２６内に、ワイヤ１２を挿通させる二分割のテーパコレット２７と、このテーパコレット２７が嵌合されるテーパ穴２８ａを有するホルダ２８と、テーパコレット２７を常時ホルダ２８のテーパ穴２８ａに押込む方向へ付勢するばね２９とを配設してなっている。このチャックユニット２０においては、ワイヤ供給機１３によるワイヤ送給停止時には、図２（Ａ）に示されるように、ばね２９によってテーパコレット２７がホルダ２８のテーパ穴２８ａに押込まれることで、該テーパコレット２７に締付力が発生し、ワイヤ１２が径方向並びに軸方向に拘束される。一方、ワイヤ供給機１３によるワイヤ送給時には、図２（Ｂ）に示されるように、ワイヤ１２に引きずられてテーパコレット２７がばね２９の付勢力に抗してホルダ２８のテーパ穴２８ａ（締付位置）からわずか後退する。
【００２６】
レーザろう付けに際しては、ロボットアーム１９の動作によりワークＷの継ぎ目部分の始端部にレーザ光Ｌａの照射ポイントＰを合せるようにレーザトーチ１８を位置決めすると共に、該照射ポイントＰにワイヤ１２の繰出し端部が到達するようにコンタクトチップ１１からのワイヤ１２の繰出し長を調整する。このとき、ワイヤ押付機構２３のばね２３ｂの付勢力でワイヤ１２の繰出し端部がワークＷに押付けられた状態となる。そして、この状態からレーザ発振器１６およびワイヤ供給装置１３を起動させて、ロボットアーム１９の動作により前記照射ポイントＰをワークＷの継ぎ目部分に沿って所定の速度で走査させる。これにより該継ぎ目部分には、ワイヤ１２の溶融物が連続に盛られると共に、該照射ポイントＰの走査跡にビードが連続に形成され、ワークＷの継ぎ目部分がレーザろう付けされる。
【００２７】
ところで、上記したろう付けの開始前、すなわち照射ポイントＰの走査前には、図２（Ａ）に示されるように、チャックユニット２３を構成するばね２９によってテーパコレット２７がホルダ２８のテーパ穴２８ａに押込まれているので、ワイヤ１２がテーパコレット２７の締付力により拘束され、ガイドチューブ１５内でのワイヤ１２の遊びが抑制されている。また、ろう付けの開始後、すなわち照射ポイントＰの走査後には、図２（Ｂ）に示されるように、ワイヤ供給機１３によるワイヤ１２の送給に応じてテーパコレット２７が締付位置からわずか後退し、これによってワイヤ１２の自由な移動（軸方向移動）が許容される。
【００２８】
一方、上記したワイヤ送給時においても、チャックユニット２３を構成するテーパコレット２７がワイヤ１２に部分接触しているので、ワイヤ１２は依然として径方向に拘束されている。これによってガイドチューブ１５内におけるワイヤ１２の蛇行（遊動）が抑制され、この結果、コンタクトチップ１１からのワイヤ１２の繰出し長Ｓ（図７参照）の変動が抑えられる。すなわち、ワイヤ１２の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから横方向へ大きくオフセットしてしまう｛図７（Ｂ）参照｝ことはなく、結果としてろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生することはなくなる。
【００２９】
図３は、本発明の第２の実施形態を示したものである。本第２の実施形態の特徴とするところは、前記ワイヤ１２の蛇行を抑える蛇行抑制手段として、上記第１の実施形態におけるチャックユニット２０に代えて、クランプユニット３０を用いた点にある。このクランプユニット３０は、ワイヤ１２の挿通孔３１ａを上下に有するケーシング３１内に、ピン３２を支点に揺動する一対の揺動アーム３３と、各揺動アーム２４を常時閉じる方向へ付勢するばね３４とを配設してなっている。なお、本レーザろう付け装置の全体構造は、図１に示したものと同じであるので、ここでは、その説明を省略し、かつ説明を要する部分には同一符合を用いることとする。
【００３０】
本第２の実施形態において、各揺動アーム３３の先端部外周には、ワイヤ１２に嵌合可能な溝が設けられており、レーザろう付けに際しては、ワイヤ供給機１３からガイドチューブ１５を通して送給されたワイヤ１２が一対の揺動アーム３３の溝間を通過してコンタクトチップ１１へ供給される。そして、ワイヤ１２の送給停止時には、図３（Ａ）に示されるように、ばね３４によって一対の揺動アーム３３が相互に閉じる方向（クランプ方向）に付勢されることで、該一対の揺動アーム３３にクランプ力が発生し、このクランプ力によってワイヤ１２が径方向および軸方向に拘束される。
【００３１】
一方、ワイヤ１２の送給時には、図３（Ｂ）に示されるように、ワイヤ１２に引きずられて一対の揺動アーム３３が、ばね２９のばね力に抗してクランプ位置から後退し、これによってワイヤ１２の自由な軸方向移動が許容される。すなわち、上記第１の実施形態におけるチャックユニット２０（図２）と同様、ワイヤ送給停止時はもちろん、ワイヤ送給時（レーザ照射ポイントＰの走査時）にも、ガイドチューブ１５内でのワイヤ１２の蛇行（遊動）が抑制される。したがって、ワイヤ４の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから横方向へ大きくオフセットしてしまうことはなく、結果としてろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生することはなくなる。
【００３２】
図４は、本発明の第３の実施形態を示したものである。本第３の実施形態の特徴とするところは、蛇行抑制手段として、上記第１の実施形態におけるチャックユニット２０または第２の実施形態におけるクランプユニット３０に代えて、押圧装置４０を用いると共に、前記したコンタクトチップ１１（支持ブロック２１）とワイヤ供給機１３との間に配置されたガイドチューブ１５を省略して、ガイドローラ４５を配置した点にある。押圧装置４０は、図５によく示されるように、ワイヤ１２の挿通孔４１ａを上下に有するケーシング４１内に、位置固定の受けローラ（受け部材）４２と、該受けローラ４２に対して接離可能な押付けローラ４３と、この押付けローラ４３を前記受けローラ４２側へ付勢するばね（付勢手段）４４とを配設してなっている。また、ガイドローラ４５はワイヤ供給機１３からコンタクトチップ１１へ送給されるワイヤ１２の湾曲部分の内側に配置されている。
【００３３】
本第３の実施形態においては、ワイヤ供給機１３から送給されたワイヤ１２は、ガイドローラ４５で偏向されて押圧装置４０の２つローラ４２と４３との間を通過してコンタクトチップ１１へ供給される。このとき、受けローラ４２に対して押付けローラ４３がばね４４によって付勢されているので、両ローラ４２と４３との間にワイヤ１２が挟持され、これによってワイヤ供給機１３とコンタクトチップ１１との間のワイヤ送給経路内でのワイヤ１２の蛇行（遊動）が抑制される。したがって、ワイヤ１４の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから横方向へ大きくオフセットしてしまうことはなく、結果としてろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生することはなくなる。本第３の実施形態においては特に、前記したガイドチューブ１５（図１）を省略して、ガイドローラ４５によってワイヤ１２を偏向させるようにしているので、初期セット時のワイヤ１２の取り回しが簡単となる。
【００３４】
なお、上記受け部材としての受けローラ４２は、Ｖ字形ブロック（図示略）に代えてもよく、この場合は、Ｖ字形ブロックの２面でワイヤ１２を受けるので、ワイヤ１２の蛇行がより確実に抑制される。また、この場合は、Ｖ字形ブロックの２面がワイヤ１２に線接触するので、ワイヤ１２に対する受け部材の摩擦抵抗はわずかとなる。
【００３５】
図６は、本発明の第４の実施形態を示したものである。本第４の実施形態の特徴とするところは、ワイヤ１２の蛇行を抑える蛇行抑制手段として、上記第１、第２実施形態における断面円形のガイドチューブ１５に代えて、断面多角形のガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂを用いた点にある。図６（Ａ）は断面三角形のガイドチューブ１５Ａを、同図（Ｂ）は断面四角形のガイドチューブ１５Ｂをそれぞれ示している。このような断面多角形のガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂを用いることで、ガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂの内面がワイヤ１２に線接触し、ワイヤ１２に対するガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂの摩擦抵抗が低減する。換言すれば、ガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂ内でのワイヤ１２の遊び（隙間）を小さくしても、摩擦抵抗が増大することはなく、遊びを小さくする分、ワイヤ１２の蛇行が抑えられて、ろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生し難くなる。この場合、上記第１、２および３の実施形態におけるような特別の蛇行抑制手段２０、３０、３５が不要になるので、装置構造は簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態であるレーザろう付け装置の全体的構造を示す模式図である。
【図２】本第１の実施形態で用いる蛇行抑制手段としてのチャックユニットの構造を示したもので、（Ａ）はワイヤ送給停止時の状態を、（Ｂ）はワイヤ送給時の状態をそれぞれ示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態で用いる蛇行抑制手段としてのクランプユニットの構造を示したもので、（Ａ）はワイヤ送給停止時の状態を、（Ｂ）はワイヤ送給時の状態をそれぞれ示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態であるレーザろう付け装置の要部構造を示す模式図である。
【図５】本第３の実施形態で用いる蛇行抑制手段としての押圧装置の構造を示す断面図である。
【図６】本第４の実施形態で用いる蛇行抑制手段としてのガイドチューブを示したもので、（Ａ）は断面三角形のガイドチューブを、（Ｂ）は断面四角形のガイドチューブをそれぞれ示す断面図である。
【図７】従来のレーザろう付け装置によるレーザろう付けの実施状況を示したもので、（Ａ）は正常時の状態を、（Ｂ）は不具合発生時の状態をそれぞれ示す模式図である。
【図８】従来のレーザろう付装置の要部構造とレーザろう付けの実施状況を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ レーザトーチ
１１ コンタクトチップ
１２ ワイヤ（ろう材）
１３ ワイヤ供給機（ワイヤ供給手段）
１５ ガイドチューブ
２１ チャックユニット（蛇行抑制手段）
２３ ワイヤ押圧装置
２７ テーパコレット
２９ テーパコレットの付勢用ばね
３０ クランプユニット（蛇行抑制手段）
３３ 揺動アーム
３４ 揺動アームの付勢用ばね
４０ 押圧装置
４２ 受けローラ（受け部材）
４３ 押付けローラ
４４ 押付けローラ用付勢ばね
１５Ａ，１５Ｂ 断面多角形のガイドチューブ
Ｌａ レーザ光
Ｐ レーザ光の照射ポイント
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの継ぎ目部分をレーザ光を熱源としてろう付けするためのレーザろう付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザろう付けは、入熱量が少なく、ワークの熱歪による変形を抑えることができることから、近年、自動車ボデーのアウタパネル同士の接合などに多用されている（たとえば、特許文献１参照）。ところで、レーザろう付けは、図７（Ａ）に示されるように、ワークＷに対するレーザ光Ｌａの照射ポイントＰにコンタクトチップ２を通してワイヤ（ろう材）３を連続に繰出すことにより行われる。そして従来、コンタクトチップ２に対するワイヤ３の送給は、図８に示されるように、ワイヤ供給機（ワイヤ供給手段）４からガイドチューブ５を経て行われており、ろう付けに際しては、図７（Ａ）に示されるようにコンタクトチップ２から所望の長さ（繰出し長）Ｓだけワイヤ３が繰出されるように、ワイヤ供給機４からのワイヤ送り速度が調整される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７９３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ワイヤ供給機４からコンタクトチップ２へワイヤ３を案内するガイドチューブ５は、ワイヤ４の移動の抵抗とならないように、その口径がワイヤ径よりもかなり大きく設定されている。このため、図８に示されるように、ガイドチューブ５内でワイヤ３が遊動（蛇行）する現象が往々にして起こり、このような蛇行が起こると、前出図７（Ｂ）に示すように、コンタクトチップ２からのワイヤ４の繰出し長Ｓ´が規定の繰出し長Ｓより短くなってしまう。一方、コンタクトチップ２は、常にワイヤ４の先端（繰出し端）をワークＷに押付けるように、ワークＷ側へばね付勢されており、前記したようにワイヤ４の繰出し長Ｓ´が短縮する場合には、ワイヤ４の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから距離Ｌだけ横ずれ（オフセット）してしまい、ろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ワイヤ供給手段とコンタクトチップとを結ぶワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑え、もってレーザ照射ポイントに対してワイヤを安定して送給できるレーザろう付け装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、本発明の態様をいくつか例示し、それらについて項分けして説明する。
【０００７】
（１）ワークに対するレーザ光の照射ポイントに、ワイヤ供給手段から送給されたワイヤをコンタクトチップを通して連続に繰出して、該ワイヤの繰出し端部をレーザ光により溶融するレーザろう付け装置において、前記ワイヤ供給手段と前記コンタクトチップとを結ぶワイヤ送給経路に、ワイヤの蛇行を抑制する蛇行抑制手段を配設したことを特徴とするレーザろう付け装置。
【０００８】
本（１）項記載のレーザろう付け装置においては、蛇行抑制手段によってワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行が抑えられるので、コンタクトチップから繰出されるワイヤの繰出し長の変動が少なくなり、結果としてレーザ照射ポイントに対してワイヤを安定して送給できるようになる。
【０００９】
（２）前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対する締付力を発生するテーパコレットを備えたチャックユニットからなり、前記テーパコレットは、ワイヤの送給に応じて締付位置から後退することを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１０】
本（２）項記載のレーザろう付け装置においては、ばね付勢されたテーパコレットの締付力を利用して、ワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑えることができる。また、前記テーパコレットはワイヤの送給に応じて締付位置から後退するので、ワイヤ送給の障害になることはない。
【００１１】
（３）前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対するクランプ力を発生する複数の揺動アームを備えたクランプユニットからなり、前記揺動アームは、ワイヤの送給に応じてクランプ位置から後退することを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１２】
本（３）項記載のレーザろう付け装置においては、ばね付勢された揺動アームのクランプ力を利用して、ワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑えることができる。また、前記揺動アームはワイヤの送給に応じてクランプ位置から後退するので、ワイヤ送給の障害になることはない。
【００１３】
（４）前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設され、ワイヤを径方向に弾発的に押える押圧装置からなり、該押圧装置は、ワイヤを受ける位置固定の受け部材と、該受け部材に対して接離可能な押付けローラと、該押付けローラを前記受け部材側へ付勢する付勢手段とからなることを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１４】
本（４）項記載のレーザろう付け装置においては、付勢手段による押付けローラの押付力を利用して、ワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行を抑えることができる。また、前記押付けローラはワイヤの送給に応じて転動するので、ワイヤ送給の障害になることはない。
【００１５】
（５）前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設されたガイドチューブからなり、該ガイドチューブは、断面多角形をなして、その内面の少なくとも二面をワイヤに線接触させることを特徴とする（１）項に記載のレーザろう付け装置。
【００１６】
本（５）項記載のレーザろう付け装置においては、ガイドチューブの内面がワイヤに線接触するので、ワイヤに対するガイドチューブの摩擦抵抗が低減し、ガイドチューブ内でのワイヤの遊びを小さくすることが可能になって、その分、ワイヤの蛇行が抑えられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る溶接割れ検出方法によれば、蛇行抑制手段によってワイヤ送給経路内でのワイヤの蛇行が抑えられるので、コンタクトチップから繰出されるワイヤの繰出し長の変動が少なくなり、レーザ照射ポイントに対してワイヤを安定して送給できて、穴あきなどのろう付け欠陥の発生防止に大きく寄与するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態を示したものである。同図において、１０は、ワークＷの継ぎ目部分に向けてレーザ光Ｌａを照射するレーザトーチ、１１は、ワークＷに対するレーザ光Ｌａの照射ポイントＰにろう付け材としてのワイヤ１２を繰出すコンタクトチップ、１３は、リール１４から巻き戻されたワイヤ１２をガイドチューブ１５を通して前記コンタクトチップ１１へ送給するワイヤ供給機（ワイヤ供給手段）である。
【００２０】
上記レーザトーチ１０には、レーザ発振器１６から光ファンバー１７を介して送られたレーザ光Ｌａを集光し、ワークＷへ向けて出射する光学系１８が内蔵されている。レーザトーチ１０は、ここではロボットのアーム１９に取付けられ、ワークＷに対して真上からレーザ光Ｌａを照射できるように姿勢制御される。
【００２１】
上記コンタクトチップ１１の、ワイヤ１２の導入側となる後端には、後に詳述するチャックユニット（蛇行抑制手段）２０を内蔵する支持ブロック２１が固結されている。この支持ブロック２１には、レーザトーチ１０に横付けしたハウジング２２内のワイヤ押付機構２３から延ばした支持アーム２４が連結されている。コンタクトチップ１１は、その軸がレーザ光の光軸と所定の角度をなすように傾斜して支持アーム２４に支持され、これによりコンタクトチップ１１から繰出されたワイヤ１２は斜め横方向からレーザ光Ｌａの照射ポイントＰへ向かう。
【００２２】
ワイヤ押付機構２３は、支持アーム２４の上端部とハウジング２２の側壁との間に配設され、支持アーム２４を昇降可能に案内するリニアモーションガイド２３ａと、支持アーム２４の上端とハウジング２２の上壁との間に介装され、支持アーム２４を常時下方へ付勢するばね２３ｂとからなっている。すなわち、コンタクトチップ１１は、支持アーム２４を介してワイヤ押付機構２３から下降力を受け、これによってコンタクトチップ１１から繰出されたワイヤ１２の繰出し端は、ワークＷに所定の圧力で押付けられるようになる。
【００２３】
ワイヤ供給機１３には、ワイヤ１２を挟んで転動する複数対（ここでは、二対）の送りローラ１３ａ，１３ａが、ワイヤ送り方向に直列に配列して内装されている。ワイヤ送り方向の前側（下側）に位置する一方の送りローラ１３ａを構成する片側のローラは、図示を略するモータにより駆動される駆動ローラとなっており、リール１４から巻き戻されたワイヤ１２は、二対の送りローラ１３ａの間を通る間に直線状に矯正されると共に、所定の速度でガイドチューブ１５内に送り込まれる。
【００２４】
ガイドチューブ１５は、その一端が前記コンタクトチップ１１と一体の支持ブロック２１に連結されており、その他端は途中で湾曲してワイヤ供給機１３側へ延ばされている。ワイヤ供給機１３からガイドチューブ１５内に送り込まれたワイヤ１２は、ガイドチューブ１５の湾曲形状に倣って曲走し、通常は湾曲部の外側内面に接する最長経路を通ってコンタクトチップ１１へ向かう。ワイヤ供給機１３は、前記したロボットのアーム１９に取付けられており、レーザトーチ１０と、コンタクトチップ１１とワイヤ供給機１３とは、ロボットアーム１９の動作により一体的にワークＷの継ぎ目部分に沿って移動（相対移動）する。
【００２５】
ここで、上記チャックユニット２０は、図２によく示されるように、ケーシング２６内に、ワイヤ１２を挿通させる二分割のテーパコレット２７と、このテーパコレット２７が嵌合されるテーパ穴２８ａを有するホルダ２８と、テーパコレット２７を常時ホルダ２８のテーパ穴２８ａに押込む方向へ付勢するばね２９とを配設してなっている。このチャックユニット２０においては、ワイヤ供給機１３によるワイヤ送給停止時には、図２（Ａ）に示されるように、ばね２９によってテーパコレット２７がホルダ２８のテーパ穴２８ａに押込まれることで、該テーパコレット２７に締付力が発生し、ワイヤ１２が径方向並びに軸方向に拘束される。一方、ワイヤ供給機１３によるワイヤ送給時には、図２（Ｂ）に示されるように、ワイヤ１２に引きずられてテーパコレット２７がばね２９の付勢力に抗してホルダ２８のテーパ穴２８ａ（締付位置）からわずか後退する。
【００２６】
レーザろう付けに際しては、ロボットアーム１９の動作によりワークＷの継ぎ目部分の始端部にレーザ光Ｌａの照射ポイントＰを合せるようにレーザトーチ１８を位置決めすると共に、該照射ポイントＰにワイヤ１２の繰出し端部が到達するようにコンタクトチップ１１からのワイヤ１２の繰出し長を調整する。このとき、ワイヤ押付機構２３のばね２３ｂの付勢力でワイヤ１２の繰出し端部がワークＷに押付けられた状態となる。そして、この状態からレーザ発振器１６およびワイヤ供給装置１３を起動させて、ロボットアーム１９の動作により前記照射ポイントＰをワークＷの継ぎ目部分に沿って所定の速度で走査させる。これにより該継ぎ目部分には、ワイヤ１２の溶融物が連続に盛られると共に、該照射ポイントＰの走査跡にビードが連続に形成され、ワークＷの継ぎ目部分がレーザろう付けされる。
【００２７】
ところで、上記したろう付けの開始前、すなわち照射ポイントＰの走査前には、図２（Ａ）に示されるように、チャックユニット２３を構成するばね２９によってテーパコレット２７がホルダ２８のテーパ穴２８ａに押込まれているので、ワイヤ１２がテーパコレット２７の締付力により拘束され、ガイドチューブ１５内でのワイヤ１２の遊びが抑制されている。また、ろう付けの開始後、すなわち照射ポイントＰの走査後には、図２（Ｂ）に示されるように、ワイヤ供給機１３によるワイヤ１２の送給に応じてテーパコレット２７が締付位置からわずか後退し、これによってワイヤ１２の自由な移動（軸方向移動）が許容される。
【００２８】
一方、上記したワイヤ送給時においても、チャックユニット２３を構成するテーパコレット２７がワイヤ１２に部分接触しているので、ワイヤ１２は依然として径方向に拘束されている。これによってガイドチューブ１５内におけるワイヤ１２の蛇行（遊動）が抑制され、この結果、コンタクトチップ１１からのワイヤ１２の繰出し長Ｓ（図７参照）の変動が抑えられる。すなわち、ワイヤ１２の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから横方向へ大きくオフセットしてしまう｛図７（Ｂ）参照｝ことはなく、結果としてろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生することはなくなる。
【００２９】
図３は、本発明の第２の実施形態を示したものである。本第２の実施形態の特徴とするところは、前記ワイヤ１２の蛇行を抑える蛇行抑制手段として、上記第１の実施形態におけるチャックユニット２０に代えて、クランプユニット３０を用いた点にある。このクランプユニット３０は、ワイヤ１２の挿通孔３１ａを上下に有するケーシング３１内に、ピン３２を支点に揺動する一対の揺動アーム３３と、各揺動アーム２４を常時閉じる方向へ付勢するばね３４とを配設してなっている。なお、本レーザろう付け装置の全体構造は、図１に示したものと同じであるので、ここでは、その説明を省略し、かつ説明を要する部分には同一符合を用いることとする。
【００３０】
本第２の実施形態において、各揺動アーム３３の先端部外周には、ワイヤ１２に嵌合可能な溝が設けられており、レーザろう付けに際しては、ワイヤ供給機１３からガイドチューブ１５を通して送給されたワイヤ１２が一対の揺動アーム３３の溝間を通過してコンタクトチップ１１へ供給される。そして、ワイヤ１２の送給停止時には、図３（Ａ）に示されるように、ばね３４によって一対の揺動アーム３３が相互に閉じる方向（クランプ方向）に付勢されることで、該一対の揺動アーム３３にクランプ力が発生し、このクランプ力によってワイヤ１２が径方向および軸方向に拘束される。
【００３１】
一方、ワイヤ１２の送給時には、図３（Ｂ）に示されるように、ワイヤ１２に引きずられて一対の揺動アーム３３が、ばね２９のばね力に抗してクランプ位置から後退し、これによってワイヤ１２の自由な軸方向移動が許容される。すなわち、上記第１の実施形態におけるチャックユニット２０（図２）と同様、ワイヤ送給停止時はもちろん、ワイヤ送給時（レーザ照射ポイントＰの走査時）にも、ガイドチューブ１５内でのワイヤ１２の蛇行（遊動）が抑制される。したがって、ワイヤ４の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから横方向へ大きくオフセットしてしまうことはなく、結果としてろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生することはなくなる。
【００３２】
図４は、本発明の第３の実施形態を示したものである。本第３の実施形態の特徴とするところは、蛇行抑制手段として、上記第１の実施形態におけるチャックユニット２０または第２の実施形態におけるクランプユニット３０に代えて、押圧装置４０を用いると共に、前記したコンタクトチップ１１（支持ブロック２１）とワイヤ供給機１３との間に配置されたガイドチューブ１５を省略して、ガイドローラ４５を配置した点にある。押圧装置４０は、図５によく示されるように、ワイヤ１２の挿通孔４１ａを上下に有するケーシング４１内に、位置固定の受けローラ（受け部材）４２と、該受けローラ４２に対して接離可能な押付けローラ４３と、この押付けローラ４３を前記受けローラ４２側へ付勢するばね（付勢手段）４４とを配設してなっている。また、ガイドローラ４５はワイヤ供給機１３からコンタクトチップ１１へ送給されるワイヤ１２の湾曲部分の内側に配置されている。
【００３３】
本第３の実施形態においては、ワイヤ供給機１３から送給されたワイヤ１２は、ガイドローラ４５で偏向されて押圧装置４０の２つローラ４２と４３との間を通過してコンタクトチップ１１へ供給される。このとき、受けローラ４２に対して押付けローラ４３がばね４４によって付勢されているので、両ローラ４２と４３との間にワイヤ１２が挟持され、これによってワイヤ供給機１３とコンタクトチップ１１との間のワイヤ送給経路内でのワイヤ１２の蛇行（遊動）が抑制される。したがって、ワイヤ１４の繰出し端がレーザ光Ｌａの照射ポイントＰから横方向へ大きくオフセットしてしまうことはなく、結果としてろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生することはなくなる。本第３の実施形態においては特に、前記したガイドチューブ１５（図１）を省略して、ガイドローラ４５によってワイヤ１２を偏向させるようにしているので、初期セット時のワイヤ１２の取り回しが簡単となる。
【００３４】
なお、上記受け部材としての受けローラ４２は、Ｖ字形ブロック（図示略）に代えてもよく、この場合は、Ｖ字形ブロックの２面でワイヤ１２を受けるので、ワイヤ１２の蛇行がより確実に抑制される。また、この場合は、Ｖ字形ブロックの２面がワイヤ１２に線接触するので、ワイヤ１２に対する受け部材の摩擦抵抗はわずかとなる。
【００３５】
図６は、本発明の第４の実施形態を示したものである。本第４の実施形態の特徴とするところは、ワイヤ１２の蛇行を抑える蛇行抑制手段として、上記第１、第２実施形態における断面円形のガイドチューブ１５に代えて、断面多角形のガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂを用いた点にある。図６（Ａ）は断面三角形のガイドチューブ１５Ａを、同図（Ｂ）は断面四角形のガイドチューブ１５Ｂをそれぞれ示している。このような断面多角形のガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂを用いることで、ガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂの内面がワイヤ１２に線接触し、ワイヤ１２に対するガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂの摩擦抵抗が低減する。換言すれば、ガイドチューブ１５Ａ，１５Ｂ内でのワイヤ１２の遊び（隙間）を小さくしても、摩擦抵抗が増大することはなく、遊びを小さくする分、ワイヤ１２の蛇行が抑えられて、ろう付けビードに穴あきなどのろう付け欠陥が発生し難くなる。この場合、上記第１、２および３の実施形態におけるような特別の蛇行抑制手段２０、３０、３５が不要になるので、装置構造は簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態であるレーザろう付け装置の全体的構造を示す模式図である。
【図２】本第１の実施形態で用いる蛇行抑制手段としてのチャックユニットの構造を示したもので、（Ａ）はワイヤ送給停止時の状態を、（Ｂ）はワイヤ送給時の状態をそれぞれ示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態で用いる蛇行抑制手段としてのクランプユニットの構造を示したもので、（Ａ）はワイヤ送給停止時の状態を、（Ｂ）はワイヤ送給時の状態をそれぞれ示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態であるレーザろう付け装置の要部構造を示す模式図である。
【図５】本第３の実施形態で用いる蛇行抑制手段としての押圧装置の構造を示す断面図である。
【図６】本第４の実施形態で用いる蛇行抑制手段としてのガイドチューブを示したもので、（Ａ）は断面三角形のガイドチューブを、（Ｂ）は断面四角形のガイドチューブをそれぞれ示す断面図である。
【図７】従来のレーザろう付け装置によるレーザろう付けの実施状況を示したもので、（Ａ）は正常時の状態を、（Ｂ）は不具合発生時の状態をそれぞれ示す模式図である。
【図８】従来のレーザろう付装置の要部構造とレーザろう付けの実施状況を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ レーザトーチ
１１ コンタクトチップ
１２ ワイヤ（ろう材）
１３ ワイヤ供給機（ワイヤ供給手段）
１５ ガイドチューブ
２１ チャックユニット（蛇行抑制手段）
２３ ワイヤ押圧装置
２７ テーパコレット
２９ テーパコレットの付勢用ばね
３０ クランプユニット（蛇行抑制手段）
３３ 揺動アーム
３４ 揺動アームの付勢用ばね
４０ 押圧装置
４２ 受けローラ（受け部材）
４３ 押付けローラ
４４ 押付けローラ用付勢ばね
１５Ａ，１５Ｂ 断面多角形のガイドチューブ
Ｌａ レーザ光
Ｐ レーザ光の照射ポイント
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対するレーザ光の照射ポイントに、ワイヤ供給手段から送給されたワイヤをコンタクトチップを通して連続に繰出して、該ワイヤの繰出し端部をレーザ光により溶融するレーザろう付け装置において、前記ワイヤ供給手段と前記コンタクトチップとを結ぶワイヤ送給経路に、ワイヤの蛇行を抑制する蛇行抑制手段を配設したことを特徴とするレーザろう付け装置。
【請求項２】
前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対する締付力を発生するテーパコレットを備えたチャックユニットからなり、前記テーパコレットは、ワイヤの送給に応じて締付位置から後退することを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【請求項３】
前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対するクランプ力を発生する複数の揺動アームを備えたクランプユニットからなり、前記揺動アームは、ワイヤの送給に応じてクランプ位置から後退することを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【請求項４】
前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設され、ワイヤを弾発的に径方向に押える押圧装置からなり、該押圧装置は、ワイヤを受ける位置固定の受け部材と、該受け部材に対して接離可能な押付けローラと、該押付けローラを前記受け部材側へ付勢する付勢手段とからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【請求項５】
前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設されたガイドチューブからなり、該ガイドチューブは、断面多角形をなして、その内面の少なくとも二面をワイヤに線接触させることを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【請求項１】
ワークに対するレーザ光の照射ポイントに、ワイヤ供給手段から送給されたワイヤをコンタクトチップを通して連続に繰出して、該ワイヤの繰出し端部をレーザ光により溶融するレーザろう付け装置において、前記ワイヤ供給手段と前記コンタクトチップとを結ぶワイヤ送給経路に、ワイヤの蛇行を抑制する蛇行抑制手段を配設したことを特徴とするレーザろう付け装置。
【請求項２】
前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対する締付力を発生するテーパコレットを備えたチャックユニットからなり、前記テーパコレットは、ワイヤの送給に応じて締付位置から後退することを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【請求項３】
前記蛇行抑制手段が、常時はばねにより付勢されてワイヤに対するクランプ力を発生する複数の揺動アームを備えたクランプユニットからなり、前記揺動アームは、ワイヤの送給に応じてクランプ位置から後退することを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【請求項４】
前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設され、ワイヤを弾発的に径方向に押える押圧装置からなり、該押圧装置は、ワイヤを受ける位置固定の受け部材と、該受け部材に対して接離可能な押付けローラと、該押付けローラを前記受け部材側へ付勢する付勢手段とからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【請求項５】
前記蛇行抑制手段が、前記ワイヤ送給経路に配設されたガイドチューブからなり、該ガイドチューブは、断面多角形をなして、その内面の少なくとも二面をワイヤに線接触させることを特徴とする請求項１に記載のレーザろう付け装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２９７７２３（Ｐ２００９−２９７７２３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５１７１８（Ｐ２００８−１５１７１８）
【出願日】平成２０年６月１０日（２００８．６．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１０日（２００８．６．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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