激光焊接装置以及激光焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过激光照射对被加工物的对接界面或叠合部进行焊接的激光焊接装置以及激光焊接方法。
【背景技术】
[0002]汽车的车内配线多使用布线(wire harness)。布线是配合车内配线的规格而将多条被覆电线组装化而得的。在各被覆电线的终端压接有连接用端子(以下称为压接端子)。在将压接端子连接在布线的电线终端的情况下，将电线终端的绝缘被覆皮层剥去，使芯线露出，将压接端子的芯线圆筒模压压接在芯线露出部，由此将电线终端和压接端子电连接。为了防止水分从电线终端与压接端子的连接部渗入电线内导致的芯线腐蚀，对压接端子和电线终端的连接部实施树脂密封。(专利文献1、专利文献2)
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2001 - 167821号
[0006]专利文献2:日本特开2012 — 069449号
【发明内容】
[0007]但是，对压接端子和电线终端的连接部进行树脂密封成为导致布线的制造单价增加的主要原因。这是因为使用的树脂本身昂贵，而且树脂模具处理或者涂布处理的工序中树脂的浇注、固化需要时间。
[0008]因此，尝试将压接端子的压接部(电线连接部)通过加压成型而弯曲加工成筒状，将在该弯曲加工成筒状的部分形成的板材两端的对接界面整体通过激光焊接进行接合，从而将压接部制成密闭结构。因为弯曲加工成筒状的部分是其一端部成为前端变细的曲线形状或中间变细的曲线形状(参见图8)，所以为了通过激光焊接将该部分的对接界面接合，必须使激光的焦点沿着对接界面移动。
[0009]本发明所要解决的课题是提供能够将被加工物的对接界面高品质地激光焊接的激光焊接装置以及激光焊接方法。
[0010]为了解决上述课题，本发明的激光焊接装置是将具有对接界面的被加工物依次供给到焊接加工位置，通过激光照射对该被加工物的对接界面进行焊接的激光焊接装置，所述激光焊接装置具有:将从激光光源输出的激光在二维平面内彼此垂直的X轴及Y轴方向进行扫描的X-Y轴扫描仪，测定沿着上述对接界面的尺寸的测定装置，对上述X-Y轴扫描仪进行驱动控制以通过激光照射将上述对接界面焊接的扫描仪控制装置。
[0011]如上所述地构成的激光焊接装置能够高精度地测定被加工物的对接界面的尺寸，对X-Y轴扫描仪进行驱动控制，由此能够使激光沿着对接界面扫描，即，使激光的焦点移动。由此，能够将对接界面尚品质地激光焊接。
[0012]本发明的激光焊接装置优选上述测定装置测定上述对接界面的间隙尺寸。在对接焊中，若有规定范围外的间隙，则会导致焊接品质显著下降，但通过在焊接前测定间隙，能够抑制不合格产品的出现、产品的差异。进而，间隙在规定范围外的情况下，可以使加压机停止或发出警报。
[0013]本发明的激光焊接装置的特征在于上述测定装置对将上述被加工物的板材成面状地叠合的叠合部的上下面的间隙尺寸进行测定。在叠合焊中，若有规定范围外的间隙，则导致焊接品质显著下降，但通过在焊接前测定间隙，能够抑制不合格产品的出现、产品的差异。进而，间隙在规定范围外的情况下，可以使加压机停止或发出警报。
[0014]优选本发明的激光焊接装置具有将被供给到上述焊接加工位置的上述被加工物以适当的姿势保持在适当的位置的被加工物保持机构，在上述被加工物被上述被加工物保持机构保持的期间内执行激光照射。在由被加工物保持机构保持被加工物的状态下通过激光照射进行焊接加工，由此能够将被加工物高精度地焊接加工。
[0015]为了解决上述课题，本发明的激光焊接方法是边将具有对接界面的被加工物依次供给到焊接加工位置，边通过激光照射将该被加工物的对接界面焊接的激光焊接方法，使用将从激光光源输出的激光在二维平面内彼此垂直的X轴以及Y轴方向扫描的X-Y轴扫描仪，测定沿着上述对接界面的尺寸，驱动控制上述X-Y轴扫描仪以通过激光照射将上述对接界面焊接。
[0016]根据本发明的激光焊接装置及激光焊接方法，能够高精度地测定被加工物的对接界面尺寸，对X-Y轴扫描仪进行驱动控制，由此能够使激光沿着对接界面扫描，所以能够将该对接界面高品质地激光焊接。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的第一实施方式的装置构成图。
[0018]图2 (a)是例示在对接界面产生间隙的被加工物和包夹该被加工物前的状态的夹紧装置的形态的示意图，(b)是例示在以夹紧装置包夹被加工物的状态下对被加工物的对接界面照射激光的状态的示意图。
[0019]图3 (a)是例示在对接界面产生间隙的被加工物和包夹该被加工物前的状态的夹紧装置的形态的示意图，(b)是例示在以夹紧装置包夹被加工物的状态下对被加工物的对接界面照射激光的状态的示意图。
[0020]图4是表示Z轴扫描仪的光耦合系统的构成例的图。
[0021]图5是表示Z轴扫描仪的光耦合系统的其他构成例的图。
[0022]图6是表示沿着对接界面的空间曲线的测定例的说明图。
[0023]图7是本发明的第二实施方式的装置构成图。
[0024]图8是通过本发明的激光焊接装置实施了焊接加工的压接端子的侧视图。
[0025]图9是表示图8的压接端子的制造工序的概况的工序图。
【具体实施方式】
[0026]以下对用于实施本发明的优选方式进行说明。
[0027]在该实施方式中，对用于制造图8中例示的压接端子80的装置构成进行说明。该压接端子80如图9所示通过下述的一系列工序制造:(a)以一定的间距在其长度方向(箭头A的方向)依次运送带状的金属板81，(b)对托架部82和展开状态的端子坯料83进行冲裁，(c)通过对端子坯料83进行冲裁以及弯曲加工，将箱状的连接器部84和筒状的压接部85 —体成型，(d)将在压接部85形成的板材两端的对接界面86a以及叠合部86b通过激光焊接而接合。此处，对接界面是指使构成压接部85的板材的弯曲方向中的一个端面和另一个端面对接而接触的部分。
[0028][第一实施方式]
[0029]图1是表示本发明的激光焊接装置的第一实施方式的系统构成图。该激光焊接装置10是将作为被加工物的未焊接的压接端子87依次供给到焊接加工位置、通过激光照射将该压接端子87的压接部85的对接界面86a以及叠合部86b焊接的装置。压接端子87如图9(C)所示，以一定的间隔被托架部82单臂支撑的链式端子88的形态，被依次送至焊接加工位置P，利用激光照射实施焊接加工。
[0030]激光焊接装置10具有激光光源20、激光照射光学装置30、输送装置40、被加工物保持机构50、测定装置60、控制装置70。
[0031]激光光源20是公知的光纤激光，将添加了稀土类元素的石英光纤用于激光介质，激发近红外区域波长的激光。
[0032]激光照射光学装置30是用于将由激光光源20输出的激光引导到焊接加工位置P的光学装置。激光照射光学装置30具有X-Y轴扫描仪31、Z轴扫描仪32和聚光透镜33。
[0033]X-Y轴扫描仪31是双轴(XY)式电流扫描振镜(galvano scanner)，利用绕相互垂直的轴彼此同步地进行角度控制的2个反射镜31X、31Y，使来自激光光源20的激光LB依次反射，由此对停止在焊接加工位置P的压接端子87的对接界面86a以及叠合部86b扫描照射激光LB。
[0034]Z轴扫描仪32是用于调节被X-Y轴扫描仪31扫描的激光LB的照射方向(Z轴方向)中的焦点位置的光学装置。Z轴扫描仪32被设置在入射到X-Y轴扫描仪31的激光LB的光程上。如图4所示，Z轴扫描仪32具有位于激光光源20侧的入射透镜32A、位于X-Y轴扫描仪31侧的出射透镜32B、使出射透镜32B相对于入射透镜32在彼此的光轴方向移动的透镜驱动机构32C。在图4的例中，入射透镜32A使用平凹透镜，出射透镜32B使用平凸透镜。
[0035]X-Y轴扫描仪31以及Z轴扫描仪32被电控制系统(galvano control system) 34驱动控制。激光LB在水平面内的照射位置可以通过控制反射镜31X、31Y的角度进行调节，激光LB的扫描速度可以通过控制反射镜31Χ、31Υ的转动速度进行调节。激光LB在照射方向的焦点位置可以通过控制出射透镜32Β相对于入射透镜32Α的位置进行调节。
[0036]聚光透镜33是使来自X-Y轴扫描仪31的激光LB聚光在压接端子87的对接界面86a以及叠合部86b的位置的光耦合系统。聚光透镜33使用远心透镜或f Θ透镜。
[0037]输送装置40是以相当于压接端子87排列的间隔L的一定间距运送链式端子88，由此将压接端子87依次供给到焊接加工位置P的装置。输送装置40在链式端子88的输送方向中的焊接加工位置P的上游侧附近和下游侧附近，具有上下包夹链式端子88的托架部82并旋转的双滚筒41、42。双滚筒41、42由与托架部82的下表面接触的输送滚筒41A、42A和与上表面接触的压紧滚筒41B、42B构成。压紧滚筒41B、42B边从上方压紧托架部82边从动旋转。输送滚筒41A、42A以一定速度被没有图示的驱动机构旋转驱动。在输送滚筒41A、42A的外周面，在圆周方向等间隔地突出设置输送棘爪45。输送棘爪45卡合于托架部82的导孔89 (参见图9 (C))。输送滚筒41A、42A每旋转一定角度，卡合于托架部82的导孔89的输送棘爪45使链式端子88移动与压接端子87排列的间隔L相当的量。
[0038]被加工物保持机构50是用于将被供给到焊接加工位置P的压接端子87以适当姿势保持在适当的位置、并且消除对接界面86a的间隙的装置。被加工物保持机构50具有上夹紧夹具51、下夹紧夹具52，由两夹紧夹具51、52从上下包夹压接端子87的压接部85。如图2(a)、(b)所示，在各夹紧夹具51、52，形成使二者彼此对合时成为圆筒状的半圆筒状的凹部51a、52a。通过由两夹紧夹具51、52从上下包夹压接端子87的压接部85，能够将压接部85以适当姿势保持在适当的位置。在压接部85的对接界面86a产生间隙的情况下，该间隙部分的端面彼此也被强制压接，消除该间隙。在上夹紧夹具51形成狭缝51b，使其不阻碍激光LB照射对接界面86a。
[0039]另外，在激光焊接后，上夹紧夹具51 (下夹紧夹具52)未能与压接部85脱离的情况下，也可以设置将链式端子88的一部分压紧的压紧部件。
[0040]应予说明，被加工物保持机构50不限定于图2 (a)、(b)所示的构成，在通过弯曲加工形成的压接部85的对接界面86a没有生成间隙的情况下，也可以采用例如图3 (a)、(b)所