レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法
【課題】 搬送装置の停止と駆動とを繰り返すと、レーザ溶接のためのタクトタイムが長くなってしまう。
【解決手段】 レーザ照射装置が、レーザビームを出射し、走査可能範囲内で該レーザビームを走査する。搬送機構が、レーザ溶接すべき溶接経路が画定された対象物を、走査可能範囲を通過するように搬送する。制御装置が、レーザ照射装置によるレーザビームの走査を制御する。制御装置は、溶接経路の形状、及び搬送機構により搬送される搬送速度とに基づいて、レーザビームを走査すべき軌跡を算出する。搬送機構によって搬送速度で搬送されている対象物に、算出された軌跡に沿って入射位置が移動するようにレーザビームを走査することにより、溶接経路に沿って溶接を行う。
【解決手段】 レーザ照射装置が、レーザビームを出射し、走査可能範囲内で該レーザビームを走査する。搬送機構が、レーザ溶接すべき溶接経路が画定された対象物を、走査可能範囲を通過するように搬送する。制御装置が、レーザ照射装置によるレーザビームの走査を制御する。制御装置は、溶接経路の形状、及び搬送機構により搬送される搬送速度とに基づいて、レーザビームを走査すべき軌跡を算出する。搬送機構によって搬送速度で搬送されている対象物に、算出された軌跡に沿って入射位置が移動するようにレーザビームを走査することにより、溶接経路に沿って溶接を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接すべき対象物上でレーザビームの入射位置を走査しながらレーザ溶接を行うレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等に使用される電池ケースの上蓋の外周に沿ってレーザビームの入射位置を移動させることにより、上蓋を電池ケース本体に溶接することができる。レーザビームは、ガルバノミラーを用いて走査される（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２２９５６号公報
【特許文献２】特開２００８−８４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の溶接方法について説明する。まず、電池ケースを搬送装置で搬送し、電池ケースがレーザビームの走査可能範囲内に進入した時点で、搬送を停止させる。電池ケースが静止した状態で、レーザビームを走査して溶接を行う。溶接が完了すると、搬送装置を駆動させて、次に溶接すべき電池ケースを、レーザビームの走査可能範囲内に配置する。
【０００５】
搬送装置の停止と駆動とを繰り返すと、レーザ溶接のためのタクトタイムが長くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
レーザビームを出射し、走査可能範囲内で該レーザビームを走査することができるレーザ照射装置と、
レーザ溶接すべき溶接経路が画定された対象物を、前記走査可能範囲を通過するように搬送する搬送機構と、
前記レーザ照射装置によるレーザビームの走査を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記溶接経路の形状、及び前記搬送機構により搬送される搬送速度とに基づいて、レーザビームを走査すべき軌跡を算出し、レーザビームの入射位置が、算出された軌跡を描くように該レーザビームを走査することにより、前記溶接経路に沿って溶接を行うレーザ溶接装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
対象物の搬送を停止させないで溶接を行うことにより、搬送機構の停止と搬送開始とを繰り返すことに起因するタクトタイムの増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（１Ａ）は、実施例によるレーザ溶接装置の概略図であり、（１Ｂ）は、溶接する対象物の平面図である。
【図２】溶接経路に沿って溶接が進む様子を示す線図である。
【図３】レーザビームの入射位置の軌跡を示す線図である。
【図４】レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦の一例を示すグラフである。
【図５】レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦の他の例を示すグラフである。
【図６】対象物をクランプするためのクランプ機構の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａに、実施例によるレーザ溶接装置の概略図を示す。搬送機構１０が、レーザ溶接の対象となる複数の対象物３０を搬送方向に一定速度で搬送する。搬送機構１０には、例えばベルトコンベア等が用いられる。対象物３０の上面には、レーザ溶接すべき経路（以下、「溶接経路」という）が画定されている。搬送方向をｘ方向、鉛直上方をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。
【００１０】
図１Ｂに、対象物３０の平面図を示す。対象物３０の上面に、閉じた溶接経路３１が画定されている。対象物３０は、例えば上方に開口を有する電池ケース本体と、この開口部を塞ぐ上蓋を含む。溶接経路３１は、上蓋の外周線に沿い、例えばｘ方向に長い長方形の外周線に一致する。
【００１１】
溶接経路３１が画定する長方形の頂点を、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとする。長辺ＡＢ、及び長辺ＣＤが、ｘ軸に平行に配置されている。頂点Ａ及びＤが、頂点Ｂ及びＣよりも搬送方向の上流側に配置される。長辺ＡＢ及び長辺ＣＤの各々の長さをＬ１とし、短辺ＢＣ及び短辺ＤＡの各々の長さをＬ２とする。レーザ溶接する際には、レーザビームの入射位置が、辺ＡＢ上の第１の点Ｓから頂点Ｂに向かって走査され、頂点Ｃ、Ｄ、Ａをこの順番に経由して、第１の点Ｓに戻る。頂点Ａから第１の点Ｓまでの長さをＸとする。
【００１２】
図１Ａに戻って説明を続ける。レーザ照射装置２０が、レーザビームを出射すると共に、走査可能範囲２５内でレーザビームを走査する。対象物３０が搬送機構１０で搬送される際に、走査可能範囲２５内を通過する。
【００１３】
レーザ照射装置２０は、レーザ光源２１、ビーム走査器２２、及びｆθレンズ２３を含む。レーザ光源２１には、連続波（ＣＷ）を出射するＮｄ：ＹＡＧレーザやファイバレーザ等を用いることができる。ビーム走査器２２は、レーザ光源２１から出射されたレーザビームを、２次元方向に走査する。ビーム走査器２２には、例えば一対の揺動ミラーを含むガルバノスキャナを用いることができる。ビーム走査器２２で走査されたレーザビームが、ｆθレンズ２３により収束される。なお、必要に応じて、レーザビームをコリメートするコリメートレンズ、ビーム断面形状を整形するマスク等を配置してもよい。
【００１４】
走査可能範囲２５よりも搬送方向の上流側に、撮像装置２７が配置されている。撮像装置２７は、搬送機構１０により搬送される対象物３０を、走査可能範囲２５内に進入する前に撮像し、画像データを取得する。取得された画像データは、制御装置２６に入力される。
【００１５】
制御装置２６は、取得した画像データの画像解析を行うことにより、溶接経路３１の形状、搬送方向及びそれに直交する方向に関する位置を決定する。なお、溶接経路３１の形状が予め決められている場合には、溶接経路３１の形状を画像データに基づいて決定する必要はない。また、搬送方向に直交する方向に関する位置が固定されている場合には、搬送方向に関する位置のみを決定すればよい。搬送方向に関する位置のみを決定する場合には、撮像装置２７に代えて、位置のみを検出するセンサ等を用いることができる。
【００１６】
さらに、制御装置３０は、対象物３０が走査可能範囲２５内を通過している期間に、レーザビームの入射位置が溶接経路３１上を辿るように、レーザビームを走査する。
【００１７】
図２に、溶接経路３１に沿ってレーザビームの入射位置が移動する様子を、時間の経過と共に示す。図２の横軸はｘ方向の位置を表し、各段の縦軸はｙ方向の位置を表し、上段から下段に向かって、時間が経過している。
【００１８】
１段目の図は、溶接開始時点の溶接経路３１の位置を示す。溶接経路３１が画定する長方形の頂点Ａ〜Ｄ、及び第１の点Ｓの位置を、それぞれＡ０〜Ｄ０、及びＳ０とする。位置Ａ０をｘ座標の原点とする。
【００１９】
２段目の図は、レーザビームの入射位置が溶接経路３１の頂点Ｂまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ１〜Ｄ１、及びＳ１までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ｂの移動後の位置Ｂ１に一致する。第１の点Ｓから、頂点Ｂまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、移動前の第１の点Ｓの位置Ｓ０から移動後の頂点Ｂの位置Ｂ１まで走査される。
【００２０】
３段目の図は、レーザビームの入射位置が、頂点Ｃまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ２〜Ｄ２、及びＳ２までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ｃの移動後の位置Ｃ２に一致する。第１の点Ｓから頂点Ｃまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｂの状態における頂点Ｂの位置Ｂ１から移動後の頂点Ｃの位置Ｃ２まで斜め方向に走査される。
【００２１】
４段目の図は、レーザビームの入射位置が、頂点Ｄまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ３〜Ｄ３、及びＳ３までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ｄの移動後の位置Ｄ３に一致する。第１の点Ｓから頂点Ｄまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｃの状態における頂点Ｃの位置Ｃ２から移動後の頂点Ｄの位置Ｄ３まで走査される。
【００２２】
５段目の図は、レーザビームの入射位置が、頂点Ａまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ４〜Ｄ４、及びＳ４までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ａの移動後の位置Ａ４に一致する。第１の点Ｓから頂点Ａまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｄの状態における頂点Ｄの位置Ｄ３から移動後の頂点Ａの位置Ａ４まで斜め方向に走査される。
【００２３】
６段目の図は、レーザビームの入射位置が、第１の点Ｓまで移動し、溶接が終了したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ５〜Ｄ５、及びＳ５までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、第１の点Ｓの移動後の位置Ｓ５に一致する。溶接経路３１の全長が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｅの状態における頂点Ａの位置Ａ４から移動後の第１の点Ｓの位置Ｓ５まで走査される。
【００２４】
図３に、レーザビームの入射位置の軌跡を示す。溶接開始時点における頂点Ａの位置Ａ０をｘｙｚ座標の原点とする。溶接開始時における第１の点Ｓの位置Ｓ０の座標は、（Ｘ，０）である。対象物３０のｘ方向への搬送速度をＶｃとし、レーザ溶接速度をＶｗとする。位置Ｂ１の座標は、（Ｌ１＋（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１−Ｘ），０）になり、位置Ｃ２の座標は、（Ｌ１＋（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１−Ｘ＋Ｌ２），−Ｌ２）になり、位置Ｄ３の座標は、（Ｖｃ／Ｖｗ）（２Ｌ１−Ｘ＋Ｌ２），−Ｌ２）になり、位置Ａ４の座標は、（Ｖｃ／Ｖｗ）（２Ｌ１−Ｘ＋２Ｌ２），０）になり、位置Ｓ５の座標は、（Ｘ＋２（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１＋Ｌ２），０）になる。
【００２５】
この軌跡は、制御装置２６が、溶接経路３１の形状、搬送方向と直交する方向に関する溶接経路３１の位置、搬送速度、及び溶接速度に基づいて算出する。溶接開始の時期は、対象物３０の搬送方向に関する位置に基づいて決定される。
【００２６】
溶接経路３１の全長を溶接するためには、位置Ｓ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ａ４、及びＳ５の全てが、走査可能範囲２５（図１Ａ）内に収まっていなければならない。
【００２７】
図４に、レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦を示す。横軸は経過時間ｔを表し、縦軸はレーザビームの入射位置のｘ座標を表す。溶接開始時点において、頂点Ａの位置Ａ０のｘ座標が０である。対象物３０が静止していると仮定したときのレーザビームの入射位置は、図４の破線Ｕで示したように、頂点Ａから、Ｂ、Ｃ、Ｄを経由して頂点Ａに戻るように移動する。線分ＡＢの傾きは、溶接速度Ｖｗに等しい。対象物３０がｘ方向に搬送速度Ｖｃで搬送されているため、実際のレーザビームの入射位置は、破線Ｕで示した各時刻のｘ座標に、ｘ＝Ｖｃ×ｔに相当するｘ方向への変位が重畳されることになる。
【００２８】
頂点Ａから溶接を開始し、レーザビームの入射位置が溶接経路３１を２周すると仮定した場合、レーザビームの入射位置は、Ａ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ａ４、Ｂ５、Ｃ６、Ｄ７からＡ８に至るように移動する。頂点Ａから溶接を開始し、レーザビームの入射位置を溶接経路３１に沿って１周させると、入射位置は、Ａ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３を経由してＡ４に至るように移動する。このときのｘ方向の走査幅は、位置Ａ０からＣ２までのｘ方向の長さと等しくなる。レーザビームの入射位置が溶接経路３１を１周する時間（溶接時間）をｔｗとする。
【００２９】
溶接開始点を移動させても、溶接時間ｔｗは不変である。従って、折れ線Ａ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ａ４、Ｂ５、Ｃ６、Ｄ７、Ａ８から、時間幅ｔｗになるように切り取った部分が、溶接経路３１を１周するためのレーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦を示すことになる。溶接開始時の第１の点Ｓの位置をＳ０としたとき、溶接の終了時点における第１の点Ｓの位置Ｓ５のｘ座標が、位置Ｃ２のｘ座標に一致するように、位置Ｓ０を選択することができる。このとき、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅は、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さと等しくなる。
【００３０】
位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さは、図３に示したように、２（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１＋Ｌ２）であり、頂点Ａから第１の点Ｓまでの長さＸに依存しない。すなわち、搬送速度Ｖｃ及び溶接速度Ｖｗが固定されていれば、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さは不変である。レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さよりも短くすることはできない。
【００３１】
図４において、ｘ方向（搬送方向）に関して、位置Ｓ０及びＳ５を両端とする線分が、位置Ｃ２及びＤ３を両端とする線分を内包する場合、レーザビームのｘ方向の走査幅は、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さに等しくなる。このとき、レーザビームのｘ方向の走査幅が最小になる。ｘ方向に関して、位置Ｃ２及びＤ３を両端とする線分が、位置Ｓ０及びＳ５を両端とする線分からはみ出している場合、すなわち、位置Ｓ０のｘ座標が位置Ｄ３のｘ座標よりも大きい場合または位置Ｓ５のｘ座標が位置Ｃ２のｘ座標よりも小さい場合には、レーザビームのｘ方向の走査幅が、上述の最小値よりも大きくなってしまう。
【００３２】
レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を最小にするためには、例えば、溶接開始時の第１の点Ｓの位置を、辺ＡＢ上において、位置Ｄ３のｘ座標と等しい位置Ｓ０２としてもよい。また、溶接開始時の第１の点Ｓの位置を、位置Ｓ０と位置Ｓ０２との間から選択してもよい。
【００３３】
位置Ｃ２は、レーザビームの入射位置の移動方向を、ｘ軸の正の向き（搬送方向と同一の向き）から負の向き（搬送方向と逆向き）に折り返す位置に相当する。位置Ｄ３は、レーザビームの入射位置の移動方向を、ｘ軸の負の向き（搬送方向と逆向き）から正の向き（搬送方向と同一の向き）に折り返す位置に相当する。
【００３４】
一例として、Ｌ１＝１５０ｍｍ、Ｌ２＝５０ｍｍ、搬送速度Ｖｃ＝５０ｍｍ／ｓ、溶接速度Ｖｗ＝１７０ｍｍ／ｓとしたとき、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さは約１１８ｍｍになる。従って、走査可能範囲２５のｘ方向の寸法を１１８ｍｍ以上にすれば、溶接経路３１に沿って溶接を行うことができる。対象物３０を静止させて溶接を行う場合には、走査可能範囲２５のｘ方向の寸法を、溶接経路３１自体のｘ方向の寸法Ｌ１＝１５０ｍｍ以上にしなければならない。
【００３５】
上記実施例では、走査可能範囲２５のｘ方向の寸法を、溶接経路３１のｘ方向の寸法よりも小さくすることができる。さらに、対象物３０の搬送を停止させることなく溶接を行うことができるため、溶接のタクトタイムを短くすることが可能になる。
【００３６】
図４では、レーザビーム入射位置の移動方向を、ｘ軸の正の向きから負の向きに折り返す位置Ｃ２と、ｘ軸の負の向きから正の向きに折り返す位置Ｄ３とが一つずつ存在する場合を示したが、溶接経路３１の形状が複雑な場合には、折返し点の数がより多くなる場合が考えられる。このような場合には、下記のように、溶接開始位置を選択すればよい。
【００３７】
溶接開始時における第１の点Ｓの位置Ｓ０と、溶接終了時における第１の点Ｓの位置Ｓ５とを結ぶ線分Ｓ０Ｓ５を第１の線分と定義する。搬送装置の搬送方向（ｘ方向）に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向をｘ方向の正の向きから負の向きに折り返す位置のうち搬送方向の最も下流側の位置（位置Ｃ２に相当）と、ｘ方向の負の向きから正の向きに折り返す位置のうち最も上流側の位置（位置Ｄ３に相当）とを結ぶ線分Ｃ２Ｄ３を第２の線分と定義する。
【００３８】
このとき、搬送方向に関して、第１の線分が第２の線分を内包するように、第１の点Ｓを選択する。このように選択することにより、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、上述の最小値と等しくすることができる。
【００３９】
図４では、位置Ｓ０と位置Ｓ５とを両端とする線分のｘ方向の寸法が、位置Ｃ２と位置Ｄ３とを両端とする線分のｘ方向の寸法よりも大きい場合を示した。次に、両者の寸法の大小関係が逆の場合について説明する。
【００４０】
図５に、レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦の他の例を示す。図４の場合に比べて、搬送速度Ｖｃが遅くなっている。このため、位置Ｓ０と位置Ｓ５とを両端とする線分のｘ方向の寸法が、位置Ｃ２と位置Ｄ３とを両端とする線分のｘ方向の寸法よりも小さい。この場合には、ｘ方向（搬送方向）に関して、位置Ｃ２及びＤ３を両端とする線分が、位置Ｓ０及びＳ５を両端とする線分を内包するようにすればよい。このように、溶接開始時点における第１の点Ｓの位置を選択することにより、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、位置Ｃ２及び位置Ｄ３を両端とする線分のｘ方向に関する寸法と等しくすることができる。このとき、ｘ方向の走査幅が最小になる。ｘ方向に関して、位置Ｓ０と位置Ｓ５とを両端とする線分が、位置Ｃ２と位置Ｄ３とを両端とする線分からはみ出している場合、すなわち、位置Ｓ０のｘ座標が位置Ｄ３のｘ座標よりも小さい場合または位置Ｓ５のｘ座標が位置Ｃ２のｘ座標よりも大きい場合には、レーザビームのｘ方向の走査幅が、上述の最小値よりも大きくなってしまう。
【００４１】
レーザビームの入射位置の移動方向の折返し位置が、３個以上ある場合には、下記のように第１の点Ｓを選択すればよい。
【００４２】
溶接開始時における第１の点Ｓの位置Ｓ０と、溶接終了時における第１の点Ｓの位置Ｓ５とを結ぶ線分Ｓ０Ｓ５を第１の線分と定義する。搬送装置の搬送方向（ｘ方向）に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向をｘ方向の正の向きから負の向きに折り返す位置のうち搬送方向の最も下流側の位置（位置Ｃ２に相当）と、ｘ方向の負の向きから正の向きに折り返す位置のうち最も上流側の位置（位置Ｄ３に相当）とを結ぶ線分Ｃ２Ｄ３を第２の線分と定義する。
【００４３】
このとき、搬送方向に関して、第２の線分が第１の線分を内包するように、第１の点Ｓを選択する。このように選択することにより、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、上述の最小値と等しくすることができる。
【００４４】
図６に、対象物３０をクランプすることができるクランプ機構４０を示す。対象物３０が、図１Ａに示した走査可能範囲２５で撮像される時点から、溶接が終了する時点まで、クランプ機構４０が対象物３０をクランプし、ｘ方向に搬送速度Ｖｃで移動させる。これにより、対象物３０の位置精度を高めることができる。その結果、溶接箇所の位置精度を高めることができる。
【００４５】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 搬送機構
２０ レーザ照射装置
２１ レーザ光源
２２ ビーム走査器
２３ ｆθレンズ
２５ 走査可能範囲
２６ 制御装置
２７ 撮像装置
３０ 対象物
３１ 溶接経路
４０ クランプ機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接すべき対象物上でレーザビームの入射位置を走査しながらレーザ溶接を行うレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等に使用される電池ケースの上蓋の外周に沿ってレーザビームの入射位置を移動させることにより、上蓋を電池ケース本体に溶接することができる。レーザビームは、ガルバノミラーを用いて走査される（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２２９５６号公報
【特許文献２】特開２００８−８４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の溶接方法について説明する。まず、電池ケースを搬送装置で搬送し、電池ケースがレーザビームの走査可能範囲内に進入した時点で、搬送を停止させる。電池ケースが静止した状態で、レーザビームを走査して溶接を行う。溶接が完了すると、搬送装置を駆動させて、次に溶接すべき電池ケースを、レーザビームの走査可能範囲内に配置する。
【０００５】
搬送装置の停止と駆動とを繰り返すと、レーザ溶接のためのタクトタイムが長くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
レーザビームを出射し、走査可能範囲内で該レーザビームを走査することができるレーザ照射装置と、
レーザ溶接すべき溶接経路が画定された対象物を、前記走査可能範囲を通過するように搬送する搬送機構と、
前記レーザ照射装置によるレーザビームの走査を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記溶接経路の形状、及び前記搬送機構により搬送される搬送速度とに基づいて、レーザビームを走査すべき軌跡を算出し、レーザビームの入射位置が、算出された軌跡を描くように該レーザビームを走査することにより、前記溶接経路に沿って溶接を行うレーザ溶接装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
対象物の搬送を停止させないで溶接を行うことにより、搬送機構の停止と搬送開始とを繰り返すことに起因するタクトタイムの増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（１Ａ）は、実施例によるレーザ溶接装置の概略図であり、（１Ｂ）は、溶接する対象物の平面図である。
【図２】溶接経路に沿って溶接が進む様子を示す線図である。
【図３】レーザビームの入射位置の軌跡を示す線図である。
【図４】レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦の一例を示すグラフである。
【図５】レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦の他の例を示すグラフである。
【図６】対象物をクランプするためのクランプ機構の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａに、実施例によるレーザ溶接装置の概略図を示す。搬送機構１０が、レーザ溶接の対象となる複数の対象物３０を搬送方向に一定速度で搬送する。搬送機構１０には、例えばベルトコンベア等が用いられる。対象物３０の上面には、レーザ溶接すべき経路（以下、「溶接経路」という）が画定されている。搬送方向をｘ方向、鉛直上方をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。
【００１０】
図１Ｂに、対象物３０の平面図を示す。対象物３０の上面に、閉じた溶接経路３１が画定されている。対象物３０は、例えば上方に開口を有する電池ケース本体と、この開口部を塞ぐ上蓋を含む。溶接経路３１は、上蓋の外周線に沿い、例えばｘ方向に長い長方形の外周線に一致する。
【００１１】
溶接経路３１が画定する長方形の頂点を、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとする。長辺ＡＢ、及び長辺ＣＤが、ｘ軸に平行に配置されている。頂点Ａ及びＤが、頂点Ｂ及びＣよりも搬送方向の上流側に配置される。長辺ＡＢ及び長辺ＣＤの各々の長さをＬ１とし、短辺ＢＣ及び短辺ＤＡの各々の長さをＬ２とする。レーザ溶接する際には、レーザビームの入射位置が、辺ＡＢ上の第１の点Ｓから頂点Ｂに向かって走査され、頂点Ｃ、Ｄ、Ａをこの順番に経由して、第１の点Ｓに戻る。頂点Ａから第１の点Ｓまでの長さをＸとする。
【００１２】
図１Ａに戻って説明を続ける。レーザ照射装置２０が、レーザビームを出射すると共に、走査可能範囲２５内でレーザビームを走査する。対象物３０が搬送機構１０で搬送される際に、走査可能範囲２５内を通過する。
【００１３】
レーザ照射装置２０は、レーザ光源２１、ビーム走査器２２、及びｆθレンズ２３を含む。レーザ光源２１には、連続波（ＣＷ）を出射するＮｄ：ＹＡＧレーザやファイバレーザ等を用いることができる。ビーム走査器２２は、レーザ光源２１から出射されたレーザビームを、２次元方向に走査する。ビーム走査器２２には、例えば一対の揺動ミラーを含むガルバノスキャナを用いることができる。ビーム走査器２２で走査されたレーザビームが、ｆθレンズ２３により収束される。なお、必要に応じて、レーザビームをコリメートするコリメートレンズ、ビーム断面形状を整形するマスク等を配置してもよい。
【００１４】
走査可能範囲２５よりも搬送方向の上流側に、撮像装置２７が配置されている。撮像装置２７は、搬送機構１０により搬送される対象物３０を、走査可能範囲２５内に進入する前に撮像し、画像データを取得する。取得された画像データは、制御装置２６に入力される。
【００１５】
制御装置２６は、取得した画像データの画像解析を行うことにより、溶接経路３１の形状、搬送方向及びそれに直交する方向に関する位置を決定する。なお、溶接経路３１の形状が予め決められている場合には、溶接経路３１の形状を画像データに基づいて決定する必要はない。また、搬送方向に直交する方向に関する位置が固定されている場合には、搬送方向に関する位置のみを決定すればよい。搬送方向に関する位置のみを決定する場合には、撮像装置２７に代えて、位置のみを検出するセンサ等を用いることができる。
【００１６】
さらに、制御装置３０は、対象物３０が走査可能範囲２５内を通過している期間に、レーザビームの入射位置が溶接経路３１上を辿るように、レーザビームを走査する。
【００１７】
図２に、溶接経路３１に沿ってレーザビームの入射位置が移動する様子を、時間の経過と共に示す。図２の横軸はｘ方向の位置を表し、各段の縦軸はｙ方向の位置を表し、上段から下段に向かって、時間が経過している。
【００１８】
１段目の図は、溶接開始時点の溶接経路３１の位置を示す。溶接経路３１が画定する長方形の頂点Ａ〜Ｄ、及び第１の点Ｓの位置を、それぞれＡ０〜Ｄ０、及びＳ０とする。位置Ａ０をｘ座標の原点とする。
【００１９】
２段目の図は、レーザビームの入射位置が溶接経路３１の頂点Ｂまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ１〜Ｄ１、及びＳ１までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ｂの移動後の位置Ｂ１に一致する。第１の点Ｓから、頂点Ｂまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、移動前の第１の点Ｓの位置Ｓ０から移動後の頂点Ｂの位置Ｂ１まで走査される。
【００２０】
３段目の図は、レーザビームの入射位置が、頂点Ｃまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ２〜Ｄ２、及びＳ２までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ｃの移動後の位置Ｃ２に一致する。第１の点Ｓから頂点Ｃまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｂの状態における頂点Ｂの位置Ｂ１から移動後の頂点Ｃの位置Ｃ２まで斜め方向に走査される。
【００２１】
４段目の図は、レーザビームの入射位置が、頂点Ｄまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ３〜Ｄ３、及びＳ３までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ｄの移動後の位置Ｄ３に一致する。第１の点Ｓから頂点Ｄまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｃの状態における頂点Ｃの位置Ｃ２から移動後の頂点Ｄの位置Ｄ３まで走査される。
【００２２】
５段目の図は、レーザビームの入射位置が、頂点Ａまで移動したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ４〜Ｄ４、及びＳ４までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、頂点Ａの移動後の位置Ａ４に一致する。第１の点Ｓから頂点Ａまでの太線で示した溶接経路３１が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｄの状態における頂点Ｄの位置Ｄ３から移動後の頂点Ａの位置Ａ４まで斜め方向に走査される。
【００２３】
６段目の図は、レーザビームの入射位置が、第１の点Ｓまで移動し、溶接が終了したときの状態を示す。頂点Ａ〜Ｄ及び第１の点Ｓが、それぞれ位置Ａ５〜Ｄ５、及びＳ５までｘ方向に移動している。このため、レーザビームの入射位置は、第１の点Ｓの移動後の位置Ｓ５に一致する。溶接経路３１の全長が溶接済である。レーザビームの入射位置は、図２Ｅの状態における頂点Ａの位置Ａ４から移動後の第１の点Ｓの位置Ｓ５まで走査される。
【００２４】
図３に、レーザビームの入射位置の軌跡を示す。溶接開始時点における頂点Ａの位置Ａ０をｘｙｚ座標の原点とする。溶接開始時における第１の点Ｓの位置Ｓ０の座標は、（Ｘ，０）である。対象物３０のｘ方向への搬送速度をＶｃとし、レーザ溶接速度をＶｗとする。位置Ｂ１の座標は、（Ｌ１＋（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１−Ｘ），０）になり、位置Ｃ２の座標は、（Ｌ１＋（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１−Ｘ＋Ｌ２），−Ｌ２）になり、位置Ｄ３の座標は、（Ｖｃ／Ｖｗ）（２Ｌ１−Ｘ＋Ｌ２），−Ｌ２）になり、位置Ａ４の座標は、（Ｖｃ／Ｖｗ）（２Ｌ１−Ｘ＋２Ｌ２），０）になり、位置Ｓ５の座標は、（Ｘ＋２（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１＋Ｌ２），０）になる。
【００２５】
この軌跡は、制御装置２６が、溶接経路３１の形状、搬送方向と直交する方向に関する溶接経路３１の位置、搬送速度、及び溶接速度に基づいて算出する。溶接開始の時期は、対象物３０の搬送方向に関する位置に基づいて決定される。
【００２６】
溶接経路３１の全長を溶接するためには、位置Ｓ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ａ４、及びＳ５の全てが、走査可能範囲２５（図１Ａ）内に収まっていなければならない。
【００２７】
図４に、レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦を示す。横軸は経過時間ｔを表し、縦軸はレーザビームの入射位置のｘ座標を表す。溶接開始時点において、頂点Ａの位置Ａ０のｘ座標が０である。対象物３０が静止していると仮定したときのレーザビームの入射位置は、図４の破線Ｕで示したように、頂点Ａから、Ｂ、Ｃ、Ｄを経由して頂点Ａに戻るように移動する。線分ＡＢの傾きは、溶接速度Ｖｗに等しい。対象物３０がｘ方向に搬送速度Ｖｃで搬送されているため、実際のレーザビームの入射位置は、破線Ｕで示した各時刻のｘ座標に、ｘ＝Ｖｃ×ｔに相当するｘ方向への変位が重畳されることになる。
【００２８】
頂点Ａから溶接を開始し、レーザビームの入射位置が溶接経路３１を２周すると仮定した場合、レーザビームの入射位置は、Ａ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ａ４、Ｂ５、Ｃ６、Ｄ７からＡ８に至るように移動する。頂点Ａから溶接を開始し、レーザビームの入射位置を溶接経路３１に沿って１周させると、入射位置は、Ａ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３を経由してＡ４に至るように移動する。このときのｘ方向の走査幅は、位置Ａ０からＣ２までのｘ方向の長さと等しくなる。レーザビームの入射位置が溶接経路３１を１周する時間（溶接時間）をｔｗとする。
【００２９】
溶接開始点を移動させても、溶接時間ｔｗは不変である。従って、折れ線Ａ０、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ａ４、Ｂ５、Ｃ６、Ｄ７、Ａ８から、時間幅ｔｗになるように切り取った部分が、溶接経路３１を１周するためのレーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦を示すことになる。溶接開始時の第１の点Ｓの位置をＳ０としたとき、溶接の終了時点における第１の点Ｓの位置Ｓ５のｘ座標が、位置Ｃ２のｘ座標に一致するように、位置Ｓ０を選択することができる。このとき、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅は、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さと等しくなる。
【００３０】
位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さは、図３に示したように、２（Ｖｃ／Ｖｗ）（Ｌ１＋Ｌ２）であり、頂点Ａから第１の点Ｓまでの長さＸに依存しない。すなわち、搬送速度Ｖｃ及び溶接速度Ｖｗが固定されていれば、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さは不変である。レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さよりも短くすることはできない。
【００３１】
図４において、ｘ方向（搬送方向）に関して、位置Ｓ０及びＳ５を両端とする線分が、位置Ｃ２及びＤ３を両端とする線分を内包する場合、レーザビームのｘ方向の走査幅は、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さに等しくなる。このとき、レーザビームのｘ方向の走査幅が最小になる。ｘ方向に関して、位置Ｃ２及びＤ３を両端とする線分が、位置Ｓ０及びＳ５を両端とする線分からはみ出している場合、すなわち、位置Ｓ０のｘ座標が位置Ｄ３のｘ座標よりも大きい場合または位置Ｓ５のｘ座標が位置Ｃ２のｘ座標よりも小さい場合には、レーザビームのｘ方向の走査幅が、上述の最小値よりも大きくなってしまう。
【００３２】
レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を最小にするためには、例えば、溶接開始時の第１の点Ｓの位置を、辺ＡＢ上において、位置Ｄ３のｘ座標と等しい位置Ｓ０２としてもよい。また、溶接開始時の第１の点Ｓの位置を、位置Ｓ０と位置Ｓ０２との間から選択してもよい。
【００３３】
位置Ｃ２は、レーザビームの入射位置の移動方向を、ｘ軸の正の向き（搬送方向と同一の向き）から負の向き（搬送方向と逆向き）に折り返す位置に相当する。位置Ｄ３は、レーザビームの入射位置の移動方向を、ｘ軸の負の向き（搬送方向と逆向き）から正の向き（搬送方向と同一の向き）に折り返す位置に相当する。
【００３４】
一例として、Ｌ１＝１５０ｍｍ、Ｌ２＝５０ｍｍ、搬送速度Ｖｃ＝５０ｍｍ／ｓ、溶接速度Ｖｗ＝１７０ｍｍ／ｓとしたとき、位置Ｓ０からＳ５までのｘ方向の長さは約１１８ｍｍになる。従って、走査可能範囲２５のｘ方向の寸法を１１８ｍｍ以上にすれば、溶接経路３１に沿って溶接を行うことができる。対象物３０を静止させて溶接を行う場合には、走査可能範囲２５のｘ方向の寸法を、溶接経路３１自体のｘ方向の寸法Ｌ１＝１５０ｍｍ以上にしなければならない。
【００３５】
上記実施例では、走査可能範囲２５のｘ方向の寸法を、溶接経路３１のｘ方向の寸法よりも小さくすることができる。さらに、対象物３０の搬送を停止させることなく溶接を行うことができるため、溶接のタクトタイムを短くすることが可能になる。
【００３６】
図４では、レーザビーム入射位置の移動方向を、ｘ軸の正の向きから負の向きに折り返す位置Ｃ２と、ｘ軸の負の向きから正の向きに折り返す位置Ｄ３とが一つずつ存在する場合を示したが、溶接経路３１の形状が複雑な場合には、折返し点の数がより多くなる場合が考えられる。このような場合には、下記のように、溶接開始位置を選択すればよい。
【００３７】
溶接開始時における第１の点Ｓの位置Ｓ０と、溶接終了時における第１の点Ｓの位置Ｓ５とを結ぶ線分Ｓ０Ｓ５を第１の線分と定義する。搬送装置の搬送方向（ｘ方向）に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向をｘ方向の正の向きから負の向きに折り返す位置のうち搬送方向の最も下流側の位置（位置Ｃ２に相当）と、ｘ方向の負の向きから正の向きに折り返す位置のうち最も上流側の位置（位置Ｄ３に相当）とを結ぶ線分Ｃ２Ｄ３を第２の線分と定義する。
【００３８】
このとき、搬送方向に関して、第１の線分が第２の線分を内包するように、第１の点Ｓを選択する。このように選択することにより、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、上述の最小値と等しくすることができる。
【００３９】
図４では、位置Ｓ０と位置Ｓ５とを両端とする線分のｘ方向の寸法が、位置Ｃ２と位置Ｄ３とを両端とする線分のｘ方向の寸法よりも大きい場合を示した。次に、両者の寸法の大小関係が逆の場合について説明する。
【００４０】
図５に、レーザビームの入射位置のｘ座標の時刻暦の他の例を示す。図４の場合に比べて、搬送速度Ｖｃが遅くなっている。このため、位置Ｓ０と位置Ｓ５とを両端とする線分のｘ方向の寸法が、位置Ｃ２と位置Ｄ３とを両端とする線分のｘ方向の寸法よりも小さい。この場合には、ｘ方向（搬送方向）に関して、位置Ｃ２及びＤ３を両端とする線分が、位置Ｓ０及びＳ５を両端とする線分を内包するようにすればよい。このように、溶接開始時点における第１の点Ｓの位置を選択することにより、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、位置Ｃ２及び位置Ｄ３を両端とする線分のｘ方向に関する寸法と等しくすることができる。このとき、ｘ方向の走査幅が最小になる。ｘ方向に関して、位置Ｓ０と位置Ｓ５とを両端とする線分が、位置Ｃ２と位置Ｄ３とを両端とする線分からはみ出している場合、すなわち、位置Ｓ０のｘ座標が位置Ｄ３のｘ座標よりも小さい場合または位置Ｓ５のｘ座標が位置Ｃ２のｘ座標よりも大きい場合には、レーザビームのｘ方向の走査幅が、上述の最小値よりも大きくなってしまう。
【００４１】
レーザビームの入射位置の移動方向の折返し位置が、３個以上ある場合には、下記のように第１の点Ｓを選択すればよい。
【００４２】
溶接開始時における第１の点Ｓの位置Ｓ０と、溶接終了時における第１の点Ｓの位置Ｓ５とを結ぶ線分Ｓ０Ｓ５を第１の線分と定義する。搬送装置の搬送方向（ｘ方向）に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向をｘ方向の正の向きから負の向きに折り返す位置のうち搬送方向の最も下流側の位置（位置Ｃ２に相当）と、ｘ方向の負の向きから正の向きに折り返す位置のうち最も上流側の位置（位置Ｄ３に相当）とを結ぶ線分Ｃ２Ｄ３を第２の線分と定義する。
【００４３】
このとき、搬送方向に関して、第２の線分が第１の線分を内包するように、第１の点Ｓを選択する。このように選択することにより、レーザビームの入射位置のｘ方向の走査幅を、上述の最小値と等しくすることができる。
【００４４】
図６に、対象物３０をクランプすることができるクランプ機構４０を示す。対象物３０が、図１Ａに示した走査可能範囲２５で撮像される時点から、溶接が終了する時点まで、クランプ機構４０が対象物３０をクランプし、ｘ方向に搬送速度Ｖｃで移動させる。これにより、対象物３０の位置精度を高めることができる。その結果、溶接箇所の位置精度を高めることができる。
【００４５】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 搬送機構
２０ レーザ照射装置
２１ レーザ光源
２２ ビーム走査器
２３ ｆθレンズ
２５ 走査可能範囲
２６ 制御装置
２７ 撮像装置
３０ 対象物
３１ 溶接経路
４０ クランプ機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射し、走査可能範囲内で該レーザビームを走査することができるレーザ照射装置と、
レーザ溶接すべき溶接経路が画定された対象物を、前記走査可能範囲を通過するように搬送する搬送機構と、
前記レーザ照射装置によるレーザビームの走査を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記溶接経路の形状、及び前記搬送機構により搬送される搬送速度に基づいて、レーザビームを走査すべき軌跡を算出し、レーザビームの入射位置が、算出された軌跡を描くように、該レーザビームを走査することにより、前記溶接経路に沿って溶接を行うレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記溶接経路が閉じた経路であり、該溶接経路上の第１の点から該溶接経路を辿って該第１の点に戻るように、前記レーザビームを入射させ、
溶接開始時における前記第１の点と、溶接終了時における前記第１の点とを結ぶ線分を第１の線分と定義し、
前記搬送装置の搬送方向に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向を、前記搬送方向と同一の第１の向きから、前記搬送方向とは逆向きの第２の向きに折り返す第１の折り返し点と、前記第２の向きから前記第１の向きに折り返す第２の折り返し点とが、少なくとも１つずつ存在し、前記第１の折り返し点のうち前記搬送方向の最も下流側に位置する点と、前記第２の折り返し点のうち前記搬送方向の最も上流側に位置する点とを結ぶ線分を第２の線分と定義したとき、
前記搬送方向に関して、前記第１の線分が前記第２の線分を内包するか、または前記第２の線分が前記第１の線分を内包する請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
さらに、前記走査可能範囲よりも上流において、前記搬送機構で搬送されている前記対象物の画像を取得する撮像装置を有し、
前記制御装置は、前記撮像装置で取得された画像情報に基づいて、前記溶接経路の形状、及び搬送方向に関する位置を求める請求項１または２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記対象物が静止していると仮定して前記溶接経路の形状に沿ってレーザビームを入射させるときの入射位置の軌跡に、前記搬送速度で移動する搬送方向への変位を重畳させることによって、レーザビームの入射位置の軌跡を算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
レーザ溶接すべき閉じた溶接経路が画定された対象物を、搬送方向に搬送する工程と、
前記対象物を搬送しながら、前記溶接経路上の第１の点から、該溶接経路を辿って該第１の点に戻るようにレーザビームの入射位置を移動させて、レーザ溶接を行う工程と
を有し、
溶接開始時における前記第１の点と、溶接終了時における前記第１の点とを結ぶ線分を第１の線分と定義し、
前記搬送装置の搬送方向に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向を、前記搬送方向と同一の第１の向きから、前記搬送方向とは逆向きの第２の向きに折り返す第１の折り返し点と、前記第２の向きから前記第１の向きに折り返す第２の折り返し点とが、少なくとも１つずつ存在し、前記第１の折り返し点のうち前記搬送方向の最も下流側に位置する点と、前記第２の折り返し点のうち前記搬送方向の最も上流側に位置する点とを結ぶ線分を第２の線分と定義したとき、
前記搬送方向に関して、前記第１の線分が前記第２の線分を内包するか、または前記第２の線分が前記第１の線分を内包するようにレーザビームを走査するレーザ溶接方法。
【請求項１】
レーザビームを出射し、走査可能範囲内で該レーザビームを走査することができるレーザ照射装置と、
レーザ溶接すべき溶接経路が画定された対象物を、前記走査可能範囲を通過するように搬送する搬送機構と、
前記レーザ照射装置によるレーザビームの走査を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記溶接経路の形状、及び前記搬送機構により搬送される搬送速度に基づいて、レーザビームを走査すべき軌跡を算出し、レーザビームの入射位置が、算出された軌跡を描くように、該レーザビームを走査することにより、前記溶接経路に沿って溶接を行うレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記溶接経路が閉じた経路であり、該溶接経路上の第１の点から該溶接経路を辿って該第１の点に戻るように、前記レーザビームを入射させ、
溶接開始時における前記第１の点と、溶接終了時における前記第１の点とを結ぶ線分を第１の線分と定義し、
前記搬送装置の搬送方向に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向を、前記搬送方向と同一の第１の向きから、前記搬送方向とは逆向きの第２の向きに折り返す第１の折り返し点と、前記第２の向きから前記第１の向きに折り返す第２の折り返し点とが、少なくとも１つずつ存在し、前記第１の折り返し点のうち前記搬送方向の最も下流側に位置する点と、前記第２の折り返し点のうち前記搬送方向の最も上流側に位置する点とを結ぶ線分を第２の線分と定義したとき、
前記搬送方向に関して、前記第１の線分が前記第２の線分を内包するか、または前記第２の線分が前記第１の線分を内包する請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
さらに、前記走査可能範囲よりも上流において、前記搬送機構で搬送されている前記対象物の画像を取得する撮像装置を有し、
前記制御装置は、前記撮像装置で取得された画像情報に基づいて、前記溶接経路の形状、及び搬送方向に関する位置を求める請求項１または２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記対象物が静止していると仮定して前記溶接経路の形状に沿ってレーザビームを入射させるときの入射位置の軌跡に、前記搬送速度で移動する搬送方向への変位を重畳させることによって、レーザビームの入射位置の軌跡を算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
レーザ溶接すべき閉じた溶接経路が画定された対象物を、搬送方向に搬送する工程と、
前記対象物を搬送しながら、前記溶接経路上の第１の点から、該溶接経路を辿って該第１の点に戻るようにレーザビームの入射位置を移動させて、レーザ溶接を行う工程と
を有し、
溶接開始時における前記第１の点と、溶接終了時における前記第１の点とを結ぶ線分を第１の線分と定義し、
前記搬送装置の搬送方向に着目したとき、レーザビームの入射位置の移動方向を、前記搬送方向と同一の第１の向きから、前記搬送方向とは逆向きの第２の向きに折り返す第１の折り返し点と、前記第２の向きから前記第１の向きに折り返す第２の折り返し点とが、少なくとも１つずつ存在し、前記第１の折り返し点のうち前記搬送方向の最も下流側に位置する点と、前記第２の折り返し点のうち前記搬送方向の最も上流側に位置する点とを結ぶ線分を第２の線分と定義したとき、
前記搬送方向に関して、前記第１の線分が前記第２の線分を内包するか、または前記第２の線分が前記第１の線分を内包するようにレーザビームを走査するレーザ溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５５１４（Ｐ２０１１−５５１４Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５０２１３（Ｐ２００９−１５０２１３）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]