JP2002011586A - 特にパイプまたは自動車部材を溶接するためのハイブリッド電気アーク/レーザー溶接方法 - Google Patents

特にパイプまたは自動車部材を溶接するためのハイブリッド電気アーク/レーザー溶接方法

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JP2002011586A
JP2002011586A JP2001162510A JP2001162510A JP2002011586A JP 2002011586 A JP2002011586 A JP 2002011586A JP 2001162510 A JP2001162510 A JP 2001162510A JP 2001162510 A JP2001162510 A JP 2001162510A JP 2002011586 A JP2002011586 A JP 2002011586A
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laser
welded
workpiece
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フランシス・ブリアン
Christian Bonnet
クリスティヤン・ボネ
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Lincoln Electric Co France SA
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La Soudure Autogene Francaise
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ある溶接継手の作製の終わりと次の継手の溶
接の始まりとの間に経過する時間の間に、レーザービー
ムの停止を防ぐことが可能な改善されたハイブリッドア
ーク/レーザー溶接方法を提供する。 【解決手段】 金属製ワークピースたとえばテーラード
ブランクを、レーザービームと電気アーク特にプラズマ
アークとを用いて溶接するためのハイブリッド溶接方法
および装置であって、溶接継手を形成した後にレーザー
ビーム3を、前記レーザービームの放射を吸収可能な放
射吸収手段たとえば吸収キャビティ2に送りおよび/ま
たは偏向する方法。レーザービームの偏向は、ある溶接
継手を形成したのち2番目の溶接継手を開始する前の溶
接停止段階の間、続ける。本発明の方法および装置は、
自動車工業用のワークピースたとえば自動車の車体部材
などの製造に使用できるテーラードブランクの大量生
産、またはパイプの大量生産、特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド溶接
プロセス、レーザービームと電気アーク特にプラズマア
ークとを組み合わせたハイブリッド溶接装置、および自
動車工業用テーラードブランクの溶接へのその応用に関
する。
【0002】
【従来の技術】レーザー技術は周知であり、合金鋼また
は非合金鋼、被覆鋼、ステンレス鋼、アルミニウムおよ
びアルミニウム合金からなるワークピースのような種々
の金属材料の溶接に対して長年に渡って広く用いられて
いる。一般に、レーザー溶接装置は、コヒーレントで単
色性の高エネルギービームを生じる固体レーザー発振器
またはガスレーザー発振器と、偏向ミラーあるいは光フ
ァイバーが設けられ溶接ヘッド(溶接すべきシートと対
向して配置される)にレーザービームを伝達可能な光路
とを備える。従来、溶接ヘッドはレンズまたは1もしく
は複数のフォーカシングミラーを備え、レーザービーム
を、溶接すべき材料の厚みおよび接合面の1または複数
の焦点上にフォーカスさせて、十分なパワー密度を局所
的に集中させ、溶接すべき材料を溶融する。接合面は、
溶接すべきワークピースの部分のエッジとエッジとを合
わせることによって形成される。通常、溶接ヘッドは、
レーザービームと同軸に配置されたガス送出ノズルを用
いて溶接ガス(アシストガスとも呼ばれる)を供給する
ガス供給装置を備えている。このガス供給装置は、実際
のレーザー溶接ヘッドの外側にある場合もある。
【0003】一緒に溶接すべき1または複数のワークピ
ースのエッジ、たとえばパイプに形成される金属シート
の長手方向のエッジ、またはエッジとエッジとを合わせ
る2つの金属製ワークピースのエッジを溶接する別の解
決策は、接合すべきエッジを1または複数の電気アーク
を用いて融解することである。
【0004】製造業で広く用いられているこれらのプロ
セスの中には、ガスを、シールドガスまたは活性ガスと
して用いるものがある。この点で、TIG(タングステ
ン不活性ガス)プロセス、MIG(金属不活性ガス)プ
ロセス、MAG(金属活性ガス)プロセス、あるいはプ
ラズマアークプロセスに言及することができる。
【0005】対照的に、他のプロセスは一般にパイプ溶
接中にガスを用いておらず、たとえばサブマージドアー
ク溶接プロセスである。
【0006】しかし、レーザー溶接プロセスまたはアー
ク溶接プロセスには、それぞれ固有の欠点がある。
【0007】その結果、1または複数のレーザービーム
と1または複数の電気アークとを組み合わせる組み合わ
せプロセスまたはハイブリッドプロセス、特にレーザー
ビームとアークプラズマジェットとを組み合わせる溶接
プロセス(プラズマレーザー溶接プロセスとも言われ
る)が開発されている。
【0008】いろいろなアーク/レーザー溶接プロセス
が、文献に記載されている。たとえば、EP-A-793558、E
P-A-782489、EP-A-800434、US-A-5 006 688、US-A-5 70
0 989、EP-A-844042、レーザーGTA「アルミニウム合金5
052の溶接」(T.P.DieboldおよびC.E.Albright著、1984
年、18-24ページ)、SU-A-1815085およびUS-A-4 68946
6、「プラズマアーク補強レーザー溶接」(R.P.Walduck
およびJ.Biffin著、172-176ページ、1994年)、または
「厚い軟鋼板のTIGまたはMIGアーク補強レーザー溶接」
(Joining and Materials、J.Matsuda他著、31-34ペー
ジ、1988年)である。
【0009】一般にプラズマ/レーザー溶接プロセス、
またはより一般にアーク/レーザー溶接プロセスは、電
気アーク溶接とレーザービームとを組み合わせた組み合
わせ溶接プロセスまたはハイブリッド溶接プロセスであ
る。
【0010】アーク/レーザープロセスでは、電極(消
耗性の場合もあるしそうでない場合もある)と溶接すべ
きワークピースとの間に電気アークを発生させ、強力な
レーザービーム(特にYAGタイプレーザーまたはCO
2タイプレーザー)をアークゾーンに、すなわちプレチ
ューブの一緒に溶接すべき部分のエッジ同士を合わせて
得られる接合面内またはその付近に、フォーカスさせ
る。
【0011】このようなハイブリッドプロセスによっ
て、レーザー溶接単独またはアーク溶接単独と比較し
て、溶接速度を著しく改善することができる。
【0012】また、このようなハイブリッドプロセスに
よって、溶接前にワークピースを位置決めする際の許容
誤差をかなり大きくすることもできる。その理由は、レ
ーザー溶接単独では、レーザービームの焦点サイズが小
さいために溶接部分の高精度な位置決めが必要であるか
らである。
【0013】プラズマ/レーザープロセス、より一般に
はアーク/レーザープロセスを用いる場合、レーザービ
ームおよびそのフォーカシング装置と好適な溶接電極と
を狭いスペースで組み合わせることができる溶接ヘッド
を用いる必要がある。種々のヘッド構成が上述した文献
に記載されており、要約すると以下のように述べること
ができる。すなわち、レーザービームと電気アークまた
はプラズマジェットとが同じ溶接ヘッドを用いて送出さ
れることがあり、すなわちそれらは同じオリフィスを通
って出て行く。あるいは、それらは2つの別個の溶接ヘ
ッドを通って出て行き、すなわち一方のヘッドによって
レーザービームが送出され、他方のヘッドによって電気
アークまたはプラズマジェットが送出されて、2つは溶
接ゾーンで一緒になる。
【0014】アーク/レーザーハイブリッドプロセス
は、自動車工業用のテーラードブランクの溶接に特に適
している。その理由は、このプロセスによって、上述し
た有利な点以外に、濡れが良好でアンダーカットの無い
溶接ビードを得ることができるからである。このこと
は、文献EP-A-782 489および「レーザープラスアークは
パワー」(Industrial Laser Solutions、1999年2月、
ページ28-30)に記載されている。
【0015】このような溶接は通常、鋼、亜鉛メッキ
鋼、またはアルミニウムから形成され、厚みが異なりお
よび/またはグレードが異なる2つのシートまたはワー
クピースを接合することからなる。使用する溶接方法お
よび試料(preparations)に依存するが、従来、溶接す
べき継ぎ手は、溶接すべき各ワークピースの上面の高さ
に違いがあるため、図1に示すように「段差」が生じる
という特徴がある。
【0016】反対の状況に遭遇する可能性もあり、すな
わち、テーラードブランクタイプの継ぎ目において上面
は揃っているが下面は同じ高さになく、そのため、図2
に見られるように、溶接すべき継ぎ目の反対側に「段
差」が存在する。
【0017】この種の溶接部(図1または図2)は、自
動車工業で多く見られる。自動車工業では、このように
して溶接されたワークピースは、次にプレスされて最終
形状にされる。例としては、車体および、ドア、ルー
フ、ボンネット、またはトランクなどの製造に使用され
る様々なワークピースである。これらのワークピース
は、乗客室の構造部材においても見られる。
【0018】また、一緒に溶接すべきワークピースが、
厚さは同じだが互いにグレードが違う場合もある。
【0019】このハイブリッドプロセスは、多くのタイ
プの継手の溶接(たとえば図3に示した斜め溶接および
図4に示したラップ溶接)にも良く適している。
【0020】工業的な点では、このようなハイブリッド
プロセスを使用する場合には、溶接すべきワークピース
をプラズマレーザー溶接ヘッドの下で搬送し移動させる
手段か、または溶接すべきワークピースの上でヘッド自
身を移動させる手段の何れかを有する装置またはロボッ
トが必要である。
【0021】ワークピース当たりの溶接すべき継手の数
に依存して、また溶接すべきワークピースの数に依存し
て、これらの装置またはロボットには、製造する溶接継
手に対して精密に位置決めされることだけでなく、とり
わけ溶接動作を断続的に停止できることが要求される。
【0022】これは、上述したように、溶接すべき各ワ
ークピースには溶接すべき継手が複数ある場合(たとえ
ば継手が当該ワークピース上の異なる点に位置する場
合)があり、そのため、装置またはロボットが溶接ヘッ
ドを次の継手に位置決めする間(またはその逆)、溶接
動作を停止することが必須だからである。
【0023】同じ様に、新しいワークピースに取り替え
る間、すなわちあるワークピースを溶接したのち次のワ
ークピースを溶接する前、同様の動作を行わなければな
らない。
【0024】これは、これらの溶接停止動作の間は、レ
ーザービームもプラズマアークもワークピースへの入射
を続けてはならないことを意味する。
【0025】プラズマアークの場合、溶接すべきワーク
ピース上でアークが安定することを防ぐことは、実際に
は以下のことによって容易に実現できる。
【0026】−アークを落とす、すなわち溶接電流をゼ
ロにする。
【0027】−または、溶接すべきワークピース上へア
ークを送ることを防ぐ、すなわち溶接アーク段階からパ
イロットアーク段階(電気アークは電極と、たとえばプ
ラズマ/レーザー溶接ヘッド内面との間で発生させ、従
って溶接すべきワークピースと電気アークとを何ら接触
させない)に切り換える。一般的にこれは、電気アーク
電流(強度)を大きく下げ、同時にプラズマ/レーザー
溶接ヘッドの末端部分(terminal part)を、溶接すべ
きワークピースの電位にすることによって、実現され
る。
【0028】随意的に、ガス流量を減らしおよび/また
はガス種を変えることも、相補的に(complimentaril
y)可能である。
【0029】ここで、文献EP-A-793558に言及すること
ができる。この文献は、最初にプラズマアークが停止す
るまで電流を減らし、次に所定の時間だけレーザーを脱
励起(de-exciting)させることをプラズマアークの停
止後に行うことによって、電気アークとレーザービーム
とを殆ど同時に中断することを薦めている。
【0030】しかし、このように進める方法は、溶接さ
れた部材の大量生産には適応せず、特に時間の浪費およ
び生産性の損失を伴うため、理想的ではない。
【0031】レーザービームには、以下の理由により問
題がある。すなわち、電気アークに利用できる方法とは
違って、レーザービームを停止またはオフした後に再ス
タートまたはオンさせることは、電気アークと同じよう
に簡単に行うことはできない。それは、次の溶接段階の
始めに再スタートしたときに、パワーが著しく不安定に
なるからである。そのため、次の溶接の始めでは、レー
ザーを再スタートさせたときに、何も起こらない(すな
わち溶接が全くできない)比較的長い時間が必要とな
り、その結果、時間の浪費従って生産性の損失になる。
この時間は、レーザー発振器を熱的に安定させるために
必要なものである。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、この問題を、ある溶接継手の形成の終わりと次の継
手の溶接の始まりとの間に経過する時間の間に、レーザ
ービームの停止を防ぐことが可能な改善されたハイブリ
ッドアーク/レーザー溶接プロセスを提供することによ
って解決することである。こうすることで特に、装置ま
たはロボットが、溶接ヘッドと形成すべき接合面の開始
部分とを互いに対して位置決めできるようにすること、
および/または一緒に溶接すべき新しいワークピースへ
の取り替えが、すなわち1または複数のワークピースを
溶接したのち次のワークピースを溶接する前に行えるよ
うにすること、およびこのことを、レーザーを、溶接す
べきワークピースにまたはワークピースが溶接されてい
る間ワークピースを支持する支持フレームに入射させる
ことなく行って、ワークピースまたは装置それ自体への
損傷を防ぐことを目的とする。
【0033】
【課題を解決するための手段】従って、本発明によって
与えられる解決策は、ハイブリッド溶接方法およびハイ
ブリッド溶接装置、およびこのような方法またはこのよ
うな装置の、特に自動車工業用のワークピースたとえば
テーラードブランクの溶接への使用方法である。
【0034】より詳細には、本発明は、一緒に溶接すべ
き1または複数の金属製ワークピースを、少なくとも1
つのレーザービームと少なくとも1つの電気アーク特に
プラズマアークとを用いて溶接する方法であって、少な
くとも1つの溶接継手を前記ワークピースに形成した後
に、前記レーザービームの放射の少なくとも一部を吸収
可能な放射吸収手段にレーザービームを送りおよび/ま
たは偏向することを特徴とする方法に関する。
【0035】場合により、本発明の溶接プロセスは、1
または複数の以下の特徴を備えていても良い。
【0036】−ある溶接継手の溶接の終わりと次の溶接
継手の溶接の始まりとの間に経過する溶接停止時間の少
なくとも一部の間、好ましくは前記溶接停止時間の間じ
ゅう、放射吸収手段にレーザービームを送りおよび/ま
たは偏向する。
【0037】−放射吸収手段は、レーザービームを偏向
および/または送ってそこでレーザービームの放射を吸
収する少なくとも1つの吸収キャビティを備え、好まし
くは1または複数の偏向ミラーを用いてレーザービーム
を前記吸収キャビティへ偏向および/または送る。
【0038】−レーザーービームをYAGタイプレーザ
ーまたはCO2タイプレーザーによって放出し、および
/または電気アークはプラズマアークであり、好ましく
はレーザービームと前記アークとを単一の溶接ヘッドを
用いて送出する。
【0039】−ある溶接継手の溶接の終わりと次の溶接
継手の溶接の始まりとの間に経過する溶接停止時間の少
なくとも一部の間、特にこの溶接停止段階の始まり直後
にまたは溶接段階の終わりに、電気アーク電流を中断、
低減、または減少させ、好ましくは、前記レーザービー
ムの放射の少なくとも一部を吸収可能な放射吸収手段に
レーザービームを送りおよび/または偏向させることと
ほぼ同期させて、電気アーク電流を中断、低減、または
減少させる。
【0040】−溶接すべき1または複数のワークピース
が、被覆鋼または未被覆鋼、特に組立鋼(assembly ste
els)、HYS鋼、炭素鋼、表面に亜鉛合金層を有する
鋼、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合
金、および高降伏点鋼から選択される金属または金属合
金から形成され、好ましくは溶接すべき前記1または複
数のワークピースはテーラードブランク、特に自動車の
車体部材の製造に使用可能なテーラードブランクであ
る。
【0041】−アルゴン、ヘリウム、窒素、またはこれ
らの混合物から選択されたガスをレーザービームアシス
トガスとして使用し、および/またはアルゴン、ヘリウ
ム、窒素、水素、またはこれらの混合物から選択された
ガスをプラズマガスとして用いる。
【0042】−溶接すべきワークピースは、厚みが同じ
または異なっており、および/または同じグレードまた
は異なるグレードの材料、たとえば5000および60
00シリーズのグレードからなる。
【0043】−一緒に溶接すべきワークピースは、被覆
鋼または未被覆鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合
金からなる。
【0044】−一緒に溶接すべきワークピースは、異な
る金属または合金からなり、たとえば一方のワークピー
スはステンレス鋼からなり、他方のワークピースは非ス
テンレス鋼からなる。
【0045】−ワークピースを、ダウンヒルまたは下向
姿勢溶接し、すなわち突き合わせ溶接、重ね溶接、また
は斜め溶接する。
【0046】また、本発明は、(a)電気アーク特にプ
ラズマアークと、レーザービームとを組み合わせた少な
くとも1つの溶接工程と、(b)次のサブ工程(i)お
よび(ii)を、同時性に関係なく、開始時点で含む少
なくとも1つの溶接停止工程とを具備することを特徴と
するハイブリッドアーク/レーザー溶接方法、特にプラ
ズマ/レーザー溶接方法に関する。
【0047】(i)電気アークを消滅させるか、または
電気アークをパイロットアークに切り替える、(ii)
レーザービームを、レーザーパワーを吸収するためのキ
ャビティに送るかまたは偏向する。
【0048】他の態様によれば、本発明は、−少なくと
も1つのレーザービームを送出するための少なくとも1
つのレーザービーム発生器と、−少なくとも1つの電気
アークを発生させるために少なくとも1つの電流源によ
って供給される少なくとも1つの電極とを備えたハイブ
リッドアーク/レーザー溶接装置であって、前記レーザ
ービームの放射の少なくとも一部を少なくとも一時的に
吸収可能なレーザー放射吸収手段をさらに備えることを
特徴とする溶接装置に関する。
【0049】場合によって、本発明に溶接装置は、1ま
たは複数の以下の特徴を備えていても良い。
【0050】−レーザー放射吸収手段は、レーザービー
ムを偏向および/または送ってレーザービームの放射を
そこで吸収する吸収キャビティを備え、好ましくはビー
ム偏向手段によってレーザービームを前記吸収キャビテ
ィへ偏向および/または送る。
【0051】−溶接中に、溶接すべきワークピースを支
持および/または保持することが可能なワークピース支
持手段、溶接すべきワークピースを前記支持手段に自動
的に供給および/または配置することが可能な、溶接す
べきワークピースの自動供給手段、溶接作業中に、溶接
すべきワークピースを前記支持手段の所定の位置に保持
することが可能な、溶接すべきワークピースの保持手
段、および/または溶接後に、前記支持手段からワーク
ピースを取り去ることが可能な、溶接されたワークピー
スの自動除去手段をさらに備える。
【0052】−溶接すべきワークピースの供給手段、溶
接されたワークピースの除去手段、レーザービームの偏
向手段、溶接の開始および/または終了、および/また
は溶接すべきワークピースに対する電気アーク送出ヘッ
ドおよびレーザービーム送出ヘッドの相対的な移動を、
自動制御可能な制御手段を備える。
【0053】−レーザービームをYAGタイプレーザー
またはCO2タイプレーザーによって放出し、および/
または電気アークをプラズマアークトーチによって放出
し、好ましくはレーザービームと前記アークとを単一の
溶接ヘッドを用いて送出する。
【0054】−ビーム偏向手段が、1または複数の可動
偏向ミラーと、好ましくは1または複数の偏向ミラーの
動きと溶接すべきワークピースもしくはプラズマ/レー
ザー溶接ヘッドまたは溶接段階の動きもしくは溶接停止
段階とを同期することが可能な同期手段とを備える。
【0055】さらに他の態様によれば、本発明は、自動
車工業用の溶接された部材または構造物の製造方法であ
って、本発明に係るハイブリッドアーク/レーザー溶接
方法または溶接装置を用いて、前記部材への少なくとも
1つの溶接作業を行うことを特徴とする方法に関する。
【0056】言い換えれば、本発明は、車体部材の少な
くとも一部を形成するための少なくとも1つのテーラー
ドブランクの溶接への、本発明に係る溶接装置の使用方
法、および厚さが異なる金属製ワークピース特にテーラ
ードブランクの溶接による組立てへの、本発明に係るハ
イブリッド溶接方法の使用方法にも関する。
【0057】また本発明は、車体部材の製造方法であっ
て、前記車体部材の製造に用いる金属製ワークピース
を、本発明に係るハイブリッドアーク/レーザー溶接プ
ロセスを用いて溶接し、好ましくは金属製ワークピース
がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを
特徴とする方法に関する。
【0058】言い換えれば、本発明においては、連続す
る2つの継手の形成または連続するワークピースの溶接
を分離する溶接停止段階の間に、レーザービームを停止
する必要がない。
【0059】これは、本発明においては、レーザービー
ムを単純に、レーザー放射を吸収する吸収キャビティ内
に偏向しているからである。
【0060】この偏向は、たとえば、レーザービームを
遮断しレーザービームをレーザーパワーが分散する前記
キャビティへ送るミラーを動かすことによって行っても
良い。これは、偏向ミラーと、場合に応じて、溶接段階
の始まりと、溶接段階の終わりと、溶接すべきワークピ
ースまたはプラズマ/レーザー溶接ヘッドの移動との間
の同期を意味する。
【0061】
【発明の実施の形態】図5に、本発明に係る実施形態の
1つを概略的に示す。プラズマ/レーザー溶接ヘッド4
は一般に、2つのミラー(平坦なミラー6と球面または
放物面ミラー5)と、アーク電極7を溶接ヘッド内部へ
挿入するためのオリフィスとから構成される。こうし
て、溶接すべきワークピース上へレーザービーム3をフ
ォーカスさせることができる。溶接を停止する必要があ
る場合には、ビームの経路に偏向ミラー1を入れて、前
記レーザービームを光学的な井戸(optical well)2内
部へ偏向させ、そこでレーザービームを吸収させる。同
様に、溶接を再スタートさせる必要がある場合には、反
対の作業を行い、すなわち偏向ミラー1をビームの経路
から取り除く。
【0062】本発明の方法および装置は、自動車工業用
のワークピース、たとえば自動車のドアその他の自動車
部材の製造に使用できるテーラードブランクの大量生産
に、特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶接ビードを示す概略図。
【図2】溶接ビードを示す概略図。
【図3】溶接ビードを示す概略図。
【図4】溶接ビードを示す概略図。
【図5】本発明に係る溶接装置を示す概略図。
【符号の説明】
1…偏向ミラー 2…光学的井戸 4…溶接ヘッド 5…球面ミラー 6…平坦ミラー 7…アーク電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598099419 ラ・スーデュール・オトジェーヌ・フラン セーズ LA SOUDURE AUTOGENE FRANCAISE フランス国、75321 パリ・セデクス 07、 カイ・ドルセイ 75 (72)発明者 フランシス・ブリアン フランス国、75009 パリ、リュ・サン・ ラザール 62 (72)発明者 クリスティヤン・ボネ フランス国、95650 ピュイシュー−ポン トワーズ、リュ・ドゥ・ラ・マール 32 Fターム(参考) 4E001 BB12 CC03 CC04 4E068 BC01 CA05 CA14 CB08 CD11 CE11 CJ01 DA14

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一緒に溶接すべき1または複数の金属製
    ワークピースを、少なくとも1つのレーザービームと少
    なくとも1つの電気アーク特にプラズマアークとを用い
    て溶接する方法であって、少なくとも1つの溶接継手を
    前記ワークピースに形成した後に、前記レーザービーム
    の放射の少なくとも一部を吸収可能な放射吸収手段にレ
    ーザービームを送りおよび/または偏向することを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項2】 ある溶接継手の溶接の終わりと次の溶接
    継手の溶接の始まりとの間に経過する溶接停止時間の少
    なくとも一部の間、好ましくは前記溶接停止時間の間じ
    ゅう、放射吸収手段にレーザービームを送りおよび/ま
    たは偏向することを特徴とする請求項1に記載の溶接方
    法。
  3. 【請求項3】 放射吸収手段は、レーザービームを偏向
    および/または送ってそこでレーザービームの放射を吸
    収する少なくとも1つの吸収キャビティを備え、好まし
    くは1または複数の偏向ミラーを用いてレーザービーム
    を前記吸収キャビティへ偏向および/または送ることを
    特徴とする請求項1または2記載の溶接方法。
  4. 【請求項4】 レーザービームをYAGタイプレーザー
    またはCO2タイプレーザーによって放出し、および/
    または電気アークはプラズマアークであり、好ましくは
    レーザービームと前記アークとを単一の溶接ヘッドを用
    いて送出することを特徴とする請求項1ないし3いずれ
    か1項記載の溶接方法。
  5. 【請求項5】 ある溶接継手の溶接の終わりと次の溶接
    継手の溶接の始まりとの間に経過する溶接停止時間の少
    なくとも一部の間、特にこの溶接停止段階の始まり直後
    にまたは溶接段階の終わりに、電気アーク電流を中断、
    低減、または減少させ、好ましくは、前記レーザービー
    ムの放射の少なくとも一部を吸収可能な放射吸収手段に
    レーザービームを送りおよび/または偏向させることと
    ほぼ同期させて、電気アーク電流を中断、低減、または
    減少させることを特徴とする請求項1ないし4いずれか
    1項記載の溶接方法。
  6. 【請求項6】 溶接すべき1または複数のワークピース
    が、被覆鋼または未被覆鋼、特に組立鋼、HYS鋼、炭
    素鋼、表面に亜鉛合金層を有する鋼、ステンレス鋼、ア
    ルミニウムまたはアルミニウム合金、および高降伏点鋼
    から選択される金属または金属合金から形成され、好ま
    しくは溶接すべき前記1または複数のワークピースはテ
    ーラードブランク、特に自動車の車体部材の製造に使用
    可能なテーラードブランクであることを特徴とする請求
    項1ないし5いずれか1項記載の溶接方法。
  7. 【請求項7】 (a)電気アーク特にプラズマアーク
    と、レーザービームとを組み合わせた少なくとも1つの
    溶接工程と、 (b)次のサブ工程(i)および(ii)を、同時性に
    関係なく、開始時点で含む少なくとも1つの溶接停止工
    程とを具備することを特徴とするアーク/レーザー溶接
    方法、特にプラズマ/レーザー溶接方法。 (i)電気アークを消滅させるか、または電気アークを
    パイロットアークに切り替える、(ii)レーザービー
    ムを、レーザーパワーを吸収するためのキャビティに送
    るかまたは偏向する。
  8. 【請求項8】 少なくとも1つのレーザービームを送出
    するための少なくとも1つのレーザービーム発生器と、 少なくとも1つの電気アークを発生させるために少なく
    とも1つの電流源によって供給される少なくとも1つの
    電極とを備えたハイブリッドアーク/レーザー溶接装置
    であって、 前記レーザービームの放射の少なくとも一部を少なくと
    も一時的に吸収可能なレーザー放射吸収手段をさらに備
    えることを特徴とする溶接装置。
  9. 【請求項9】 レーザー放射吸収手段は、レーザービー
    ムを偏向および/または送ってレーザービームの放射を
    そこで吸収する吸収キャビティを備え、好ましくはビー
    ム偏向手段によってレーザービームを前記吸収キャビテ
    ィへ偏向および/または送ることを特徴とする請求項8
    記載の溶接装置。
  10. 【請求項10】 溶接中に、溶接すべきワークピースを
    支持および/または保持することが可能なワークピース
    支持手段、 溶接すべきワークピースを前記支持手段に自動的に供給
    および/または配置することが可能な、溶接すべきワー
    クピースの自動供給手段、 溶接作業中に、溶接すべきワークピースを前記支持手段
    の所定の位置に保持することが可能な、溶接すべきワー
    クピースの保持手段、および/または溶接後に、前記支
    持手段からワークピースを取り去ることが可能な、溶接
    されたワークピースの自動除去手段を備えることを特徴
    とする請求項8または9記載の溶接装置。
  11. 【請求項11】 溶接すべきワークピースの供給手段、
    溶接されたワークピースの除去手段、レーザービームの
    偏向手段、溶接の開始および/または終了、および/ま
    たは溶接すべきワークピースに対する電気アーク送出ヘ
    ッドおよびレーザービーム送出ヘッドの相対的な移動
    を、自動制御可能な制御手段を備えることを特徴とする
    請求項8ないし10いずれか1項記載の溶接方法。
  12. 【請求項12】 レーザービームをYAGタイプレーザ
    ーまたはCO2タイプレーザーによって放出し、および
    /または電気アークをプラズマアークトーチによって放
    出し、好ましくはレーザービームと前記アークとを単一
    の溶接ヘッドを用いて送出することを特徴とする請求項
    8ないし11いずれか1項記載の溶接装置。
  13. 【請求項13】 ビーム偏向手段が、1または複数の可
    動偏向ミラーと、好ましくは1または複数の偏向ミラー
    の動きと溶接すべきワークピースもしくはプラズマ/レ
    ーザー溶接ヘッドの動きまたは溶接段階もしくは溶接停
    止段階とを同期することが可能な同期手段とを備えるこ
    とを特徴とする請求項8ないし12いずれか1項記載の
    溶接装置。
  14. 【請求項14】 自動車工業用の溶接された部材または
    構造物の製造方法であって、請求項1ないし7いずれか
    1項記載のハイブリッドアーク/レーザー溶接方法また
    は請求項8ないし13いずれか1項記載の溶接装置を用
    いて、前記部材への少なくとも1つの溶接作業を行うこ
    とを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 車体部材の少なくとも一部を形成する
    ための少なくとも1つのテーラードブランクの溶接へ
    の、請求項1ないし8いずれか1項記載の溶接装置の使
    用方法。
  16. 【請求項16】 厚さが異なる金属製ワークピース、特
    にテーラードブランクの溶接による組み合わせへの、請
    求項1ないし7いずれか1項記載のハイブリッド溶接方
    法の使用方法。
  17. 【請求項17】 車体部材の製造方法であって、前記車
    体部材の製造に用いる金属製ワークピースを、請求項1
    ないし7いずれか1項記載のハイブリッドアーク/レー
    ザー溶接方法を用いて溶接し、好ましくは金属製ワーク
    ピースがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
    ことを特徴とする方法。
  18. 【請求項18】 アルゴン、ヘリウム、窒素、またはこ
    れらの混合物から選択されたガスをレーザービームアシ
    ストガスとして使用し、および/またはアルゴン、ヘリ
    ウム、窒素、水素、またはこれらの混合物から選択され
    たガスをプラズマガスとして用いることを特徴とする請
    求項1ないし7いずれか1項記載の溶接方法。
JP2001162510A 2000-05-31 2001-05-30 特にパイプまたは自動車部材を溶接するためのハイブリッド電気アーク/レーザー溶接方法 Pending JP2002011586A (ja)

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