JP2000084684A

JP2000084684A - エネルギービーム溶接装置及びエネルギービーム溶接方法

Info

Publication number: JP2000084684A
Application number: JP10255763A
Authority: JP
Inventors: Rui Toyoda; 類豊田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】エネルギービームを回転運動させつつ、溶接
線に沿って移動させる従来の溶接方法では、溶接線の両
側において入熱量が対称に配分されず、溶接ビードが非
対称形となり、美観上良くなかった。【解決手段】溶接線９に沿って、移動させつつ、エネ
ルギービーム２を溶接線９に対して角度αで交差する方
向に往復運動させる。更に、この角度αを（α）と（１
８０°−α）とに前記振動の周期に同期して切替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合金めっき鋼板、
特にめっき膜の沸点が母材の融点以上である合金めっき
鋼板の重ね継手溶接方法に関し、エネルギービームを振
動させつつ溶接を行う方法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２０は、従来のエネルギービーム溶接
方法を示す図で、特開平２−１４２６９０号公報に示さ
れたものと類似のものを示している。図２０のエネルギ
ービーム溶接方法は、図示しないエネルギービーム源か
ら供給されるエネルギービーム２を加工レンズ３を用い
て合金めっき鋼板５を２枚重ねた継手構造物の溶接箇所
に集光照射し、エネルギービーム２を溶接予定線９上を
溶接進行方向４へ走査することによって、溶接ビード８
が形成され、貫通溶接が行われる。このときエネルギー
ビーム２は溶接線に直交する方向に１次元的に若干往復
振動させている。１０２はこのように往復振動している
ビーム２を示し、１００はその軌跡である。ビーム２を
振動させる方法はいろいろあるが、例えば加工レンズ３
をわずかに振動（揺動）させるとか、図示しない可動ミ
ラーを振動させてビームの方向を変える方法などが行わ
れている。

【０００３】また、エネルギービームとしては、ＣＯ₂
レーザ、ＹＡＧレーザ、電子ビーム等を用いることで、
単一材質の鋼板（めっきなどがされていない鋼板）など
の重ね継手構造物に対して貫通溶接が可能で、良好な溶
接結果が得られる。

【０００４】ところで、自動車用フューエルタンクで使
用されるＰｂ−Ｓｎ合金めっき鋼板（ターンめっき鋼板
とも呼ばれる）、すず−亜鉛合金めっき鋼板、アルミ合
金めっき鋼板、ニッケル合金めっき鋼板、亜鉛−ニッケ
ル合金めっき鋼板、クロム合金めっき鋼板等では、めっ
き膜の材質の沸点温度が母材の融点温度より高い。以
下、この発明でいう合金めっき鋼板とは上記のようにめ
っき膜の材質の沸点温度が母材の融点温度より高いめっ
き鋼板のことをいう。

【０００５】上記のような合金めっき鋼板５に、図２０
のような溶接を行った場合の溶接品質は図２１に示すよ
うに、斜線で示した溶接ビード縦断面１８、溶接ビード
横断面１９の断面形状を観察することで調べることがで
きる。図２０の溶接方法を合金めっき鋼板に適用した場
合、溶接ビード縦断面形状は図２２に示すように、めっ
きの巻き込み２０やブローホール２１が多数発生し、溶
接ビード８の表面の荒れ２２や溶接ビード裏面の荒れ２
３がひどくなる（以下、めっき成分の巻き込み、ブロー
ホール、表面や裏面の荒れを総称して溶接欠陥と呼
ぶ）。溶接ビード横断面形状も、図２３に示すように、
図２２と同様の溶接欠陥が発生している。もちろん、溶
接を行う上での種々の条件、例えばビーム出力、溶接
（送り）速度、振動させる振幅と周波数、使用するガス
の種類、ガスの送り量などが最適条件を満たした場合に
はよい結果が得られるとはいえ、フューエルタンクのよ
うにピンホールさえ許されない溶接の場合、条件の許容
幅が極めて狭く、よい溶接結果を得る事はきわめて困難
であった。

【０００６】そこで、さらに改良した方法が特開平１０
−７１４８０号公報に開示されている。これを図２４、
２５に示す。図２４は上記特開平１０−７１４８０号公
報に開示された溶接方法の概要図で、図２５は図２４の
方法における溶接ビームの軌跡の一例を示した図であ
り、その軌跡は円運動（図２５の例）、楕円運動もしく
は８の字運動とすることが開示されている。このように
振動を２次元で実行し、溶接の進行中にビーム２の照射
を２度受ける点（図２５のＡ点）が存在するように送り
速度や振幅などを調整する事により、ブローホールの少
ないよい溶接結果を得る事ができると説明されている。

【０００７】このように、図２４、２５の方法は図２０
の方法に比べると優れた溶接結果を得る事ができるが、
ビームを２次元的に駆動しなければならないため、その
駆動機構およびこの駆動機構を制御する制御装置が図２
０の１次元的な駆動方法によるものの場合よりも複雑と
なり、コストの点、さらには操作の容易さの面でも不利
となることは否めない。又、図２５から明らかなよう
に、軌跡１００の形が溶接線９の両側に於いて非対称と
なるので、溶接ビード８の盛り上がりも対称とならず、
機能上問題が無いとはいえ美観的には不満が残るという
問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、めっき
膜の沸点が母材の融点以上である合金めっき鋼板の重ね
溶接などに適用する場合、従来のエネルギービーム溶接
方法の内、ビームを１次元駆動する方法は、１）めっき成分の巻き込みやブローホール等の溶接欠陥
が発生しやすく、よい溶接結果を得るための溶接条件の
許容幅が狭く、高品質の溶接継手が容易に得られないと
いう問題があった。

【０００９】又、従来のエネルギービーム溶接方法の
内、ビームを２次元的に駆動する方法は、２）合金めっき鋼板に対してよい溶接結果を得る事がで
きるものの、構成の複雑さから、コスト、操作上不利で
ある。３）軌跡が溶接線の両側で対称とならず、仕上がり美観
に不満が残る。という問題点があった。

【００１０】この発明は、合金めっき鋼板の重ね溶接に
おいて、コストの低いビームの１次元的駆動方法による
ものでありながら、２次元的駆動方法と同様に、溶接条
件の許容幅が広く、よい溶接結果を得やすく、かつ、軌
跡が溶接線の両側で対称となるエネルギービーム溶接方
法を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明によるエネルギ
ービーム溶接方法は、重ねた複数の鋼板に有効ビーム径
ｄｍｍのエネルギービームを照射する手順と、前記エネ
ルギービームを溶接線に角度αで交差する方向に周波数
ｆＨｚ、振幅ａｍｍで直線的に往復振動させつつ溶接線
に沿って所定の送り速度Ｖｍｍ／ｍｉｎで送る手順を含
むエネルギービーム溶接方法において、前記直線的往復
振動の前記溶接線に対する前記角度を前記往復振動の周
期に同期して（α）と（１８０度−α）とに切り替える
手順を含むものである。前記角度を前記往復振動の周期
に同期して（α）と（１８０度−α）とに切り替える手
順を採用する事は、ビームが１次元駆動であるにもかか
わらず溶接結果を２次元駆動のものに近づけるよう作用
する。

【００１２】又、複数の鋼板のうち、少なくとも１枚
は、めっき膜材質の沸点温度が母材の融点温度より高い
材質のめっき層を有する合金めっき鋼板としたものであ
る。合金めっき鋼板の合金めっき材質の存在は、この発
明の方法の溶接品質向上効果を、より顕著にする作用が
ある。

【００１３】また、直線的往復振動の溶接線に対する角
度を３０度〜６０度としたものである。角度を３０〜６
０度とすることは、溶接品質をもっともよくする作用が
ある。

【００１４】又、往復振動の溶接線に対する角度を切り
替える手順を、エネルギービームが振動の最大振幅位置
に移動したときに行うものである。ビームが最大振幅位
置に移動したときにビームの角度を切り替える事は溶接
線から離れた最大振幅付近での入熱量を、溶接線付近で
の入熱量に比して低減するので、溶接品質を向上する作
用がある。

【００１５】又、往復振動の角度の切替を、振動の１サ
イクルに２回ずつ、振動の両端の最大振幅位置にビーム
が移動するたびに行うものである。角度の切替を、振動
の１サイクルに２回ずつ、振動の最大振幅位置にビーム
が移動したとき行うことは、送り方向に対する入熱の変
動量を減少し、溶接品質を向上するように作用する。

【００１６】又、ビームの直線的往復振動の方向の溶接
線に対する角度αを３０°≦α≦６０°の範囲内で、ま
た、振動の周波数は２０ ≦ｆ≦ １６０の範囲内でＶ／（ｆ×６０）≦ｄ＋ａ（ｃｏｓα）を満足する送り速度Ｖ、振動周波数ｆ、振動振幅ａ、ビ
ーム径ｄとするものである。各設定値を上記の範囲内に
設定する事は、溶融池の温度を最適にし、よい溶接条件
を生み出すように作用する。

【００１７】また、この発明によるエネルギービーム溶
接装置は、有効ビーム径ｄｍｍのエネルギービームを照
射するエネルギービーム照射器と、前記エネルギービー
ムを溶接線と交差する方向に周波数ｆＨｚ、振幅ａｍｍ
で往復振動させる振動装置と、前記エネルギービームを
溶接線に沿って所定の送り速度Ｖｍｍ／ｍｉｎで送る送
り装置とを有するエネルギービーム溶接装置において、
前記振動装置はその振動角度αをαと１８０°−αとの
２つの角度を前記振動の周期に同期して切り替える切替
機構を有するものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はめっき膜の
沸点が母材の融点以上である合金めっき鋼板５の重ね継
手を、本発明の実施の形態１のエネルギービーム溶接方
法により溶接中の概略図である。

【００１９】この溶接では、合金めっき鋼板はＰｂ−８
％Ｓｎ合金めっき鋼板（めっき量：４０ｇ／ｍ²）を用
い、エネルギービームにＣＯ₂レーザを用いた。この溶
接の溶接条件を下記に示す。レーザ出力４．５［ｋｗ］溶接速度１０００〜６０００［ｍｍ／ｍｉｎ］加工ガス流量アルゴンガス２０［Ｌ／ｍｉｎ］焦点位置 ±０［ｍｍ］ビームの振動周波数０及び３０〜１４０［Ｈｚ］振動振幅０．５〜１［ｍｍ］振動角度α ４５° ビームの送り方向戻り方向

【００２０】図において、２は加熱するためのエネルギ
ービームを示している。３はエネルギービーム２を絞る
レンズ（加工レンズともいう）である。４は溶接の進行
方向を示す説明補助線である。５はめっき膜の沸点が母
材の融点以上であるめつき層を有する合金めっき鋼板
（上下２枚あり以下単に合金めっき鋼板という）であ
る。６は合金めっき鋼板５を構成する鋼板、７は同じく
合金めっき層、８は溶接したあとの溶接ビード、９は溶
接を行う予定の溶接予定線（単に溶接線ともいう）であ
る。１０はエネルギービーム２の軌跡を示している。３
２はビーム２の振動している状態を示している。１５は
ビーム２を振動させるとともに、その振動方向の溶接線
９に対する角度を切替る事ができる振動方向切替機構で
ある。

【００２１】図１のビームの軌跡１０の拡大図を図２に
示す。詳細は後述するが図２は説明の都合上、軌跡１０
を実際に見られる軌跡に比して簡素化して表している。
図２において説明の必要上、１０１は振動の第１工程、
１０２は第２工程、１０３は第３工程、１０４は第４工
程と称する。第１工程１０１〜第４工程１０４でビーム
の振動１サイクルが完結し、１サイクルの間に移動する
距離が１サイクルの間の溶接の進む距離（１サイクルの
速度ｖｍｍ／１サイクル）を表すものである。各工程の
矢印はビームのスポット２０が進む方向を示している。
なお、第１工程１０１と第３工程１０３のときのビーム
の送り方向が溶接送り方向と逆の場合を“ビームの送り
方向が戻り方向である”と言い、その逆の方向であると
きを“ビームの送り方向が進み方向である”というもの
とする。分速で表される送り速度Ｖｍｍ／ｍｉｎ、振動
の周波数ｆＨｚ、上記１サイクルの速度ｖｍｍ／１サイ
クルの間にはｖ＝Ｖ／（６０×ｆ）の関係がある。

【００２２】図２の軌跡１０を得る方法について説明す
るため、ビーム２の動きを図３に単独（溶接速度を含ま
ないという意味）で示す。図３は送り速度Ｖをゼロとし
た場合のビーム２の振動方向を示しており、（ア）図は
溶接線９に対して振動の角度が（１８０°−α）である
場合、（イ）図は溶接線９に対して角度が（α）である
場合を示している。図３の例ではスポット２０は常に送
り方向とは逆の方向（即ち戻り方向）に振動するように
仕組まれている。

【００２３】図２のビームの振動方向は図３の（ア）
（イ）の２つの状態を瞬間的に切り替えてできたもので
あり、その切替は振動方向切替機構１５によって行われ
る。ここでビームの振動そのものは直線的（１次元的）
である。そしてビームのスポット２０が図３のア図の振
動振幅の下端の位置から上端の位置への移動が第１工程
１０１、ア図の振動方向からイ図の振動方向へ切り変わ
る工程が第２工程１０２、イ図の振動振幅の上端位置か
ら下端位置への移動が第３工程１０３、イ図の振動方向
αの状態からア図の振動方向の状態へ戻るのが第４工程
１０４である。図３の振動の角度（α）、（１８０度−
α）がそのまま図２に現れるわけではない。なぜならス
ポット２０が振動によって戻り方向に戻る間に送りによ
ってある程度進むからである。

【００２４】スポット２０の動きをさらに詳しく説明す
るため、図４にタイムチャートを示す。図４の（ａ）図
は溶接線９に対するビームの振動角度の時間変化を示
し、図中１０１〜１０４は図２の第１工程１０１〜第４
工程１０４を示している。（ｂ）図は（ａ）図の時間に
対応するビームスポット２０の速度（振動による速度）
を表している。（ｃ）図は（ａ）図の時間に対応するビ
ームスポット２０の振動幅上の位置の変化を表してい
る。

【００２５】図４の（ａ）図から明らかなように振動角
度の切替（第２工程１０２、第４工程１０４）は第１工
程１０１、第３工程１０３の所用時間に比して１／１０
以下の短い時間で行われる。したがって図２の１０２、
１０４は時間が短いのでビームスポット２０によって鋼
板５はほとんど加熱されない。

【００２６】これらの動作手順を図５のフローチャート
によつて説明する。図５において、ステップＳ０１で
は、鋼板をビームスポット２０の位置に対して相対的に
溶接を進める方向に送りはじめる。ステップＳ０２で
は、まずビームの振動角度を図３（ア）に相当する（１
８０度−α）に設定する。この時ビームスポット２０は
図３（ア）の最下位置にあるようにする。ステップＳ０
３では、図２の第１工程１０１のビーム照射を行う。即
ち図の下方から上方へと移動する。やがてビームスポッ
トが図３（ア）の上端の位置に達する。ステップＳ０４
でビームの振動角度をα°に切替える。即ち第２工程１
０２によつて図３（イ）の状態にする。次にステップＳ
０５でビームを図の上方から下方へと移動させる。即ち
第３工程１０３に相当する。やがてビームが図３（イ）
の下端に達する。ステップＳ０６でビームの角度を（１
８０°−α°）に戻す。即ち第４工程１０４に相当す
る。次にステップＳ０３へともどり同様のサイクルを繰
り返す。

【００２７】図２の状態から、送り速度を実際の溶接に
適した送り速度まで低下させた場合の軌跡１０を図６に
示す。図２の場合に比して軌跡１０が溶接線９と交差す
る角度が浅くなっているが、さらに特徴的な点は軌跡が
互いに交差する点（図中Ａ）が生じている点である。送
り速度を遅くすればするほどＡ点は溶接線９に近い位置
へ移動することは明らかである。このように２度照射さ
れる点が存在するような送り速度を選択する事によつて
鋼板５は２度照射されて高温となり、溶接欠陥が少なく
なる。

【００２８】必ず、交点Ａが生じるようにするには図６
から容易に求められるように、切替がごく短時間で行わ
れるならば、（１サイクルの間のスポット２０の移動距離）−（１回
の角度切替によってスポット２０が移動する距離）≦０である事が必要であるから、Ｖ／（ｆ×６０）−２ａ（ｃｏｓα）＋ａ（ｃｏｓα）≦０Ｖ／（ｆ×６０）≦ａ（ｃｏｓα） ……（１）が成立する。

【００２９】この溶接方法によって溶接品質が向上する
動作について説明する。先ず、図７に示すように重ね面
の合金めっき層７の溶融めっき２４は、ビームの振動の
撹拌作用により、溶融しためっき金属は微細化２９され
て溶融池２５に混入する。微細化した溶融めっき２９の
一部はエネルギービーム２の直接照射により、キーホー
ル２７からめっき成分の蒸気２６として出てくる。この
めっき成分の蒸気２６は一部はプラズマ化するが、ビー
ムの振動により、ビーム移動速度が速く、照射位置も常
に移動しているため、そのプラズマ３０の温度は低く、
エネルギービームをほとんど吸収しない。

【００３０】次に、図８に示すようにエネルギービーム
２が図に向かって左方に移動し、ここでもプラズマ３０
の温度は低く、ビームの振動により、ビーム移動速度が
速く、照射位置も常に移動しているため、安定にビーム
エネルギーが合金めっき鋼板へ到達し、ビームの振動に
より、キーホール２７は大きく安定に開いた状態を保
つ。微細化した溶融めっき２９は、品質に悪影響を与え
ない微細化しためっきの巻き込み１１となる。その後、
図７の状態になり以下このサイクルを繰り返す。

【００３１】以上のような溶接欠陥発生抑制機構によ
り、品質低下の原因であるめっき成分の巻き込みやブロ
ーホールの発生が抑えられ、溶接ビード表面の荒れや溶
接ビード裏面の荒れも生じなくなり、高品質の溶接ビー
ド横断面形状が得ることができる。

【００３２】上記の説明において、エネルギービームは
ＣＯ₂レーザに限定するものでなく、ＹＡＧレーザや電
子ビームなどの他の波長のレーザでもよい。また振動の
方向は図３に示すように常に戻り方向であるとしたが、
進み方向であっても構わない。参考として進み方向に振
動させる場合の溶接軌跡を図９に示す。角度の切替の瞬
間にスポット２０は送り方向と反対側へ戻る事になる点
が図２の場合と異なる。

【００３３】実施の形態２．実施の形態１の図４の
（ａ）に示したビームスポットの速度変化は、説明の都
合上単純化して図示したものであり、実際の装置では、
有限の質量を有するミラーを駆動してビームを振動させ
るので、その速度変化は例えば図１０に示すようにサイ
ン波に近いものとなる。この場合、図２の軌跡１０の直
線で示した第１工程部分、第３工程部分は図１１に示す
ような曲線の形になる。そして図１１の状態から送り速
度を小さくする事によって図１２の１０に示すような軌
跡を得る。図１２の軌跡１０は良い溶接結果を得るとき
の実際の軌跡に近いものである。

【００３４】図１２の軌跡１０における点Ａは、ビーム
スポット２０が溶接の工程中において２度同じ個所を通
過する点を示しており、このＡ点が溶接線９に近い位置
に存在する事がよい溶接品質を得る上で重要である。し
かし、点Ａを溶接線９に近づけるには、送り速度を低く
する必要がある（即ち、送り速度ゼロのとき点Ａが溶接
線９の上になる）ので、作業効率の低下を招くことにな
る。実際にはビームスポット２０の直径ｄはゼロではな
いので、ビームが重なる範囲は図１３に示すようにある
広がり２５を持っている。この広がり２５の一部が溶接
線９に接するように諸条件を決定すれば、ほぼ満足する
結果を得る事ができる。又、角度αの範囲は３０〜６０
゜とするのがよい。

【００３５】実施の形態３．実施の形態１の図１で説明
した振動方向切替機構１５の構造について、振動方向切
替機構１５の構造を模式的に示す図１４により説明す
る。図において６１は図示しない回転軸に軸支されある
角度範囲内で回転可能な回転台、６２は回転台６１の上
に立てられた板ばねで１次元振動駆動機構（電磁ソレノ
イド）６３によって駆動されて振動するものである。電
磁ソレノイド６３は図示しない制御回路からビームを振
動させる所定の周波数の電気信号を受ける。６４は板ば
ね６２の上部に斜めに取り付けられたビーム反射ミラー
である。６５は説明のため図示した入射ビームの光軸、
６６と６７はビーム反射ミラー６４によって反射された
ビームの広がりを示し、６８は振動の振幅を示してい
る。

【００３６】又、７１は回転台６１を所定の角度（例え
ばα）方向に回転させておくスプリングであり、図１４
は回転台６１が角度αの状態にある場合を示している。
７２はスプリング７１の力に抗して回転台を所定の角度
（例えば１８０度−α）に回転させる電磁ソレノイドで
ある。板ばね６２が振動する結果、ビーム反射ミラー６
４が振動するときの振動の軸は図１４に向かって水平で
ある。一方回転台の回転の軸は図に向かって垂直であ
る。即ち両軸は直交している。

【００３７】次に、電磁ソレノイド７２が駆動されて回
転台６１が１８０度−αとなった場合を図１５に示す。
図において６９は回転台６１の角度変化に伴って振動の
方向が変化した振動振幅を示している。かくして実施の
形態１の図３（ア）（イ）各図の振動の状態が出力され
る。回転台６１の回転角度（即ちミラー６４の角度）と
振動の方向の角度とは同一になるわけではないが簡単な
法則によって所定の関係に保たれることは明白なので、
詳細な説明は省略する。しかしながらここで重要な点
は、回転台６１は２つの角度位置をとることができるも
のの、その間の中間の位置はとることができない点にあ
る。この構成によりきわめて単純で信頼性が高く操作の
容易なエネルギービーム溶接装置とする事ができるので
ある。この溶接方法が、合金めっき鋼板に限らず、めっ
きのない鋼板にも有効である事は言うまでもない。

【００３８】

【実施例】実施例１．実施の形態１の溶接方法を実施し
たデータ例を示す。合金めっき鋼板はＰｂ−８％Ｓｎ合
金めっき鋼板（めっき量：４０ｇ／ｍ²）を用い、エネ
ルギービームにＣＯ₂レーザを用いた。ｄ＝１［ｍｍ］Ｖ＝１０００〜６０００［ｍｍ／ｍｉｎ］ｆ＝０及び３０〜１４０［Ｈｚ］ａ＝１［ｍｍ］の場合と、０．５［ｍｍ］の場合の２例 α＝４５゜ａ＝１［ｍｍ］、Ｖ＝４０００［ｍｍ／ｍｉｎ］、ｆ＝
５０［Ｈｚ］とした場合におけるビームの振動軌跡１０
を図１６に示す。又、図中点線で囲む範囲４１は溶接開
始後第１工程で加熱する範囲、点線で囲む範囲４２は第
３工程で加熱する範囲を示し、両者が重なってハッチン
グした範囲４３が２度加熱されている事を示している。

【００３９】上記の条件における溶接品質は、溶接ビー
ド表裏面および内部の観察と、Ｘ線透過法で評価を行っ
た。その結果を図１７、図１８に示す。これらの図よ
り、本発明によるビームの振動を行った場合、めっき成
分の巻き込み、ブローホール、溶接ビード表裏面の荒れ
等の溶接欠陥が発生しない範囲が相当程度広いことがわ
かる。但し、ビーム出力を一定として実験したため、溶
接速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎより遅い場合は、ビーム
エネルギーの投入量が多すぎて穴あきとなり、溶接速度
が３０００〜４０００ｍｍ／ｍｉｎより速い場合は、ビ
ームエネルギーの投入量が少なすぎて非貫通となる。

【００４０】本発明の溶接方法による良好な溶接品質の
溶接ビード横断面形状は図１９に示すものとなり、品質
に悪影響を与えるめっき成分の巻き込み、ブローホー
ル、溶接ビード表裏面の荒れ等の溶接欠陥は発生してい
ない。実施の形態１で説明した条件式（１）は実際には
図１６に示すビームスポット２０の直径ｄを考慮して下
記のようにする事ができる。Ｖ／（ｆ×６０）−２ａ（ｃｏｓα）＋ａ（ｃｏｓα）≦ｄＶ／（ｆ×６０）≦ｄ＋ａ（ｃｏｓα） ……（２）

【００４１】

【発明の効果】以上のようにこの発明による合金めっき
鋼板の溶接方法によれば、ビームの駆動方法は装置が簡
素となる１次元的駆動でありながら、その振動角度を切
替る事により、１）めっき成分の巻き込みやブローホール等の溶接欠陥
が発生しにくく、よい溶接結果を得るための溶接条件の
許容幅が広く、高品質の溶接継手が容易に得られる。

【００４２】２）装置の構成が簡素である。３）軌跡が溶接線の両側で対称となり、仕上がりが美観
的に満足できる。という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるエネルギービー
ム溶接方法の概略図である。

【図２】図１の溶接方法の溶接軌跡を説明する図であ
る。

【図３】図１の溶接方法におけるビームの振動角度の
説明図である。

【図４】図１の溶接方法におけるビームの動きの説明
図である。

【図５】図１の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図６】図１の溶接方法の実際的な軌跡の説明図であ
る。

【図７】図１の溶接方法による溶接の動作説明図であ
る。

【図８】図１の溶接方法による溶接の動作説明図であ
る。

【図９】振動の第１工程と第３工程によるビームの移
動方向を溶接送り方向（進み方向）に一致させたときの
軌跡を説明する図である。

【図１０】本発明の実施の形態２によるエネルギービ
ーム溶接方法におけるビームの動きの説明図である。

【図１１】図１０のビームの動きに対する軌跡を説明
する図である。

【図１２】図１１において送り速度を遅くした場合の
図である。

【図１３】図１１の重ね点Ａの詳細説明図である。

【図１４】振動方向切替機構の構成図である。

【図１５】振動方向切替機構の動作説明図である。

【図１６】本発明の実施例１によるエネルギービーム
溶接方法の溶接軌跡説明図である。

【図１７】実施例１によるエネルギービーム溶接方法
の溶接結果を示す図である。

【図１８】実施例１によるエネルギービーム溶接方法
の溶接結果を示す図である。

【図１９】実施例１によるエネルギービーム溶接方法
における溶接部横断面説明図である。

【図２０】従来のエネルギービーム溶接方法の概略図
である。

【図２１】図２０の溶接ビード断面の説明図である。

【図２２】図２０のエネルギービーム溶接方法におけ
る溶接ビード縦断面形状の模式図である。

【図２３】図２０のエネルギービーム溶接方法におけ
る溶接ビード横断面形状の模式図である。

【図２４】従来の他のエネルギービーム溶接方法の概
略図である。

【図２５】図２４の溶接軌跡の説明図である。

【符号の説明】

２エネルギービーム、３加
工レンズ、５合金めっき鋼板、
７合金めっき層、９溶接予定線（溶接線）、
１０ビーム軌跡、１５振動方向切
替機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重ねた複数の鋼板に有効ビーム径ｄｍｍ
のエネルギービームを照射する手順と、前記複数の鋼板
を互いに溶接する溶接線に対して前記エネルギービーム
を角度αで交差する方向に周波数ｆＨｚ、振幅ａｍｍで
直線的に往復振動させつつ溶接線に沿って所定の送り速
度Ｖｍｍ／ｍｉｎで送る手順とを含むエネルギービーム
溶接方法において、前記直線的往復振動の前記溶接線に対する前記角度αを
前記往復振動の周期に同期して（α°）と（１８０°−
α°）とに切替える手順を含むものであることを特徴と
するエネルギービーム溶接方法。
【請求項２】請求項１に記載の複数の鋼板のうち、少
なくとも１枚は、めっき膜材質の沸点温度が母材の融点
温度より高い材質のめっき層を有する合金めっき鋼板で
あることを特徴とするエネルギービーム溶接方法。
【請求項３】請求項２に記載の往復振動の角度αは、
３０°以上、６０°以下であることを特徴とするエネル
ギービーム溶接方法。
【請求項４】請求項２に記載の往復振動の角度を切替
える手順は、エネルギービームが前記振動の途中に前記
振動の最大振幅位置に移動した瞬間に行うことを特徴と
するエネルギービーム溶接方法。
【請求項５】請求項４に記載の往復振動の角度の切替
えは、前記振動の１サイクル毎に２回、前記振動の両側
の最大振幅位置に移動する毎に行うことを特徴とするエ
ネルギービーム溶接方法。
【請求項６】請求項４に記載のエネルギービーム溶接
方法において、送り速度Ｖｍｍ／ｍｉｎが１５００≦
Ｖ≦４５００、ビームの直線的往復振動の方向の溶接線
に対する角度αを３０°≦α≦６０°振動の周波数は
２０ ≦ｆ≦ １６０の範囲内においてＶ／（ｆ×６０）≦ｄ＋ａ（ｃｏｓα）を満足する送り速度Ｖ、振動周波数ｆ、振動振幅ａ、ビ
ーム径ｄとすることを特徴とするエネルギービーム溶接
方法。
【請求項７】有効ビーム径ｄｍｍのエネルギービーム
を照射するエネルギービーム照射器と、前記エネルギー
ビームを溶接線に角度αで交差する方向に周波数ｆＨ
ｚ、振幅ａｍｍで直線的に往復振動させる振動装置と、
前記エネルギービームを溶接線に沿って所定の送り速度
Ｖｍｍ／ｍｉｎで送る送り装置とを有するエネルギービ
ーム溶接装置において、前記振動装置はその振動角度αを前記（α°）と（１８
０°−α°）との２つの角度を前記振動の周期に同期し
て切替える切替機構を有するものであることを特徴とす
るエネルギービーム溶接装置。