JP2005199313A - パネルの溶接方法、溶接部の品質検査装置及び方法、液体タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二枚のパネルのフランジ部を溶接して液体タンクを製造する際、幅狭のフランジ部を確実に溶接して、所定のタンク設置スペースに設置されるタンク容量を大きくする。
【解決手段】
液体タンク用ロアーパネル２００に液体タンク用アッパパネル２０３を被せ、下方フランジ部２０１と上方フランジ部２０４とを重ねる。次に、下方フランジ部及び上方フランジ部の幅方向外方のレーザ光源２１６からレーザ光を照射し両フランジ部の重合せ部２０６を溶融させ、下方フランジ部と上方フランジ部間にその幅方向に延びた溶込み部２０７を形成する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、液体タンク用パネルのフランジ部同士をレーザ溶接する溶接方法、形成された溶接部の品質を検査する装置及び方法、並びにそれぞれ付属部品がレーザ溶接されたパネルのフランジ部同士をレーザ溶接して液体タンクを製造する方法に関する。

液体タンクの一種である自動車の燃料タンクは、通常中央部がくぼんだ二枚の鋼板（パネル）のフランジ部を溶接して製作される。第１従来例（特許文献１参照）では、アルミ系めっき鋼板を椀形状にプレス形成した下ハーフパネル（ロアーパネル）に上ハーフパネル（アッパパネル）を被せ、上フランジ部と下フランジ部とを重ねてシーム溶接している。シーム溶接は通常、両方のフランジ部の厚さ方向の両側（上側及び下側）に配置され回転移動する円板状の上シーム電極及び下シーム電極を使用する。

液体タンクの下ハーフパネルの下フランジ部と下ハーフパネルの下フランジ部との間の溶接部が所定状態にシーム溶接されたかどうかは目視では確認困難である。そこで、各種の非破壊検査装置が開発されている。例えば、第２従来例（特許文献２参照）は、回転する被溶接物に対して円周方向の第１所定位置に求心方向にレーザ発振器を配置している。そして、円周方向に半周離れた第２所定位置に求心方向に配置した磁気透過式センサから被溶接物に磁気を照射し、磁気量の変化に基づき溶接部の溶接の良否を判断している。

上記上ハーフパネル及び下ハーフパネルはそれぞれ付属部品を含み、これらの付属部品はハーフパネルに溶接される。第３従来例（特許文献３参照）は下ハーフパネルにベゼル（補助タンク）をスポット溶接で接合している。また、第４従来例（特許文献４参照）は上ハーフパネルにインレットパイプをプロジェクション溶接で接合している。
特開２００２−２９２７１号公報 特開平９−５７４７６号公報 特開２００２−３２１５３７号公報 特開２００２−２３９７３８号公報

上記第１従来例ではフランジ部にシーム電極を転動させて溶接するので、幅広のフランジ部が必要となる。また、例えば図１６に示すように直角に凹んだ隅部（負角部）３０４ではシーム電極が３０６パネル３００の一部と干渉し、隅部３０４に沿ってシーム電極３０６を転動させることに支障がでるので、フランジ部３０Ｌの幅を大きくする必要が生じる。これでは、燃料タンクの外形寸法が大きくなるか、又は燃料の収容体積が減少する。

次に、溶接部の品質検査に関し、第２従来例はワークの直径方向で対向する位置に配置したレーザ光源からワークにレーザ光を照射し、磁気センサから発射する磁気の変化から溶接部の品質を判断している。しかし、第２従来例は溶接の種類やワークの溶接部の詳細が明記されておらず、液体タンクの二枚のシーム溶接されたパネルの溶接部の品質を確実に検査できるかどうか疑問がある。

また、第３従来例及び第４従来例に示したように、上ハーフパネルの付属物品及び下ハーフパネルの付属物品はハーフパネルにスポット溶接又はプロジェクション溶接されていた。このように、従来の燃料タンクではハーフパネル同士を接合するための上フランジ部及び下フランジ部の溶接と、付属部品をパネルへ接合するための溶接とで異なる溶接方法が採用されていた。その結果、複数種類の溶接設備を準備することが必要となるのみならず、各溶接設備にパネルを着脱する作業や溶接設備間でパネルを移動する作業等が必要で、製造コストが上昇する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複雑な形状を持つ液体タンク用ロアーパネル及びアッパパネルのフランジ部同士をレーザ溶接できる溶接方法、二つの溶接部材がレーザ溶接された溶接部の品質を検査する品質検査装置及び方法、並びに各パネルへの付属部品のレーザ溶接と両パネル同士のレーザ溶接とを同一のレーザ溶接装置で行うことができる液体タンクの製造方法を提供することを目的とする。

本願の各発明の基本的な技術思想は以下の通りである。第１発明の液体タンク用パネルの溶接方法は、ロアーパネルの下フランジ部とアッパパネルの上フランジ部とを、幅方向外方からレーザ溶接し、幅方向に延びる溶込み部を形成する。また、第２発明及び第３発明の溶接部の品質検査装置及び品質検査方法は、第１溶接部材（たとえばロアーパネル）の第１外周部（たとえば下方フランジ部）と、第２溶接部材（アッパパネル）の第２外周部（たとえば上方フランジ部）との間に形成された溶込み部を含む溶接部に厚さ方向に磁気を透過させ、溶込み部の溶込み深さ（幅方向寸法）を測定する。更に、第４発明の液体タンクの製造方法は、ロアーパネルへの下方付属部品の溶接、アッパパネルへの上方付属部品の溶接、及び下方フランジ部と上方フランジ部とを全て同一又は同一タイプの溶接設備でレーザ溶接する。
（１）本願の第１発明による液体タンク用パネルの溶接方法は、請求項１に記載したように、液体タンク用ロアーパネルに液体タンク用アッパパネルを被せ、下方くぼみの周囲の下方フランジ部と上方くぼみの周囲の上方フランジ部とを重ねる準備工程と；下方フランジ部及び上方フランジ部の幅方向外方のレーザ光源からレーザ光を照射し両フランジ部の重合せ部を溶融させ、下方フランジ部と上方フランジ部間にその幅方向に延びた溶込み部を形成するレーザ溶接工程と；から成る。

この液体タンク用パネルの溶接方法において、下方フランジ部と上方フランジ部との重合せ部は幅方向外側から照射されるレーザ光により溶融され、幅方向に延びた溶込み部が形成される。

なお、フランジ部を有する二枚の薄板を溶接する際、重ね合わせたフランジ部を一対のローラで加圧挟持しつつ連続的に移動させるとともに、重合せ面付近にほぼ平行な高エネルギビームを入射させ、重合せ面付近を部分的に溶融させることは知られている（特開平１０−２２５７８５号（第５特許文献）で言及された特開昭５８−１０３９８８号（第６特許文献）参照）。しかし、第５特許文献及び第６特許文献に記載された発明は、フランジ部を持つ薄板同士の接合に関し、薄板がタンクを構成するとの記載はない。また、重合せ面と高エネルギビームとの相対的な位置決めに発明の力点が置かれ、高エネルギビームの照射方向及び照射部位と重合せ面の幅との関係については開示も示唆もしていない。

請求項２のタンクの製造方法は、請求項１において、下方フランジ部及び上方フランジ部は、ロアーパネル及び記アッパパネルの径方向内向きに凹んだ凹部を持つ。
（２）第２発明によるパネルの溶接部の品質検査方法は、請求項３に記載したように、第１溶接部材の第１外周縁と第２溶接部材の第２外周縁とを重ね、第１外周縁及び第２外周縁の幅方向外方のレーザ光源から照射したレーザ光で両外周縁の重合せ部を溶融させて、幅方向に延びた溶込み部を含む溶接部の品質を検査する方法であって、第１外周縁及び第２外周縁の厚さ方向一側に磁気発信素子を、厚さ方向他側に磁気受信素子を配置する磁気素子配置工程と；磁気発信素子から発信され溶接部を厚さ方向に透過した磁気を磁気受信素子で受信して、溶込み部の溶込み深さを検知する深さ検知工程と；から成る。

この溶接部の品質検査方法において、磁気素子配置工程において両外周縁の一側に配置した磁気発信素子から発信された磁気を、溶込み深さ検知工程において両外周縁の他側の磁気受信素子で受信することにより、溶込み部の溶込み深さ即ち溶込み部を含む溶接部の品質が検査される。

請求項４の溶接部の品質検査方法は、請求項３において、第１溶接部材は液体タンク用ロアーパネルで、第１外周縁はその下方フランジ部であり、第２溶接部材は液体タンク用アッパパネルで、第２外周縁はその上方フランジ部である。請求項５の溶接部の品質検査方法は、請求項４において、磁気素子配置工程において、複数の磁気発振素子及び複数の磁気受信素子が溶込み部の溶込み方向に沿って並置されている。請求項６のパネルの溶接部の品質検査方法は、請求項４において更に、上方フランジ部と下方フランジ部との幅方向のずれ量を検知するずれ検知工程を含み、このずれ検知工程は深さ検知工程と併行してずれ量を光学的に検知する。
（３）第３発明による溶接部の品質検査装置は、請求項７に記載したように、重ね合わされた第１溶接部材の第１外周縁と第２溶接部材の第２外周縁の幅方向外方に配置され、両外周縁の重合せ部にレーザ光を照射して幅方向に延びた溶込み部を含む溶接部を形成するレーザ光源と；第１外周縁及び第２外周縁の厚さ方向一側に配置され、溶接部に向かって磁気を発信する磁気発信素子と；第１外周縁及び第２外周縁の厚さ他側に配置され、溶接部を厚さ方向に透過した磁気を受信する磁気受信素子と；から成る。

この溶接部の品質検査装置において、両外周縁の一側の磁気発信素子から発信された磁気を両外周縁の他側の磁気受信素子で受信することにより、溶込み部の溶込み深さ即ち溶込み部を含む溶接部の品質が検査される。

請求項８の溶接部の品質検査装置は、請求項７において、 複数の磁気発振素子及び複数の磁気受信素子が溶込み部の溶込み方向に沿って並置されている。請求項９の溶接部の品質検査装置は、請求項７において更に、第１外周縁と第２外周縁との幅方向のずれ量を光学的に検知するずれ量検知手段を含む。
（４）第４発明による液体タンクの製造方法は、請求項１０に記載したように、下方くぼみを持つ液体タンク用のロアーパネルに下方付属部品をレーザ溶接する第１レーザ溶接工程と；上方くぼみを持つ液体タンク用のアッパパネルに上方付属部品をレーザ溶接する第２レーザ溶接工程と；ロアーパネルにアッパパネルを被せ下方くぼみの周囲の下方フランジ部と上方くぼみの周囲の上方フランジ部とを重ね、下方フランジ部及び上方フランジ部の幅方向外方のレーザ光源からレーザ光を照射し両フランジ部の重合せ部を溶融させ、下方フランジ部と上方フランジ部との間にその幅方向に延びた溶込み部を形成する第３レーザ溶接工程と；から成る。

この液体タンクの製造方法において、パネルへ付属部品をレーザ溶接した後両パネルのフランジ部同士をレーザ溶接するので、液体タンクの溶接方法を全てレーザ溶接に統一できる。

請求項１１の液体タンクの製造方法は、請求項１０において、第１レーザ溶接工程、第２レーザ溶接工程及び第３レーザ溶接工程は、一つのレーザ光源を固定し、ロアーパネル及び／又はアッパネル移動させつつ行う。

（１）第１発明による液体タンク用パネルの溶接方法によれば、下方フランジ部及び上方フランジの重合せ部外方からレーザ光を照射して溶込み部を形成することにより、幅狭のフランジ部を確実に溶接することができるので、所定のタンク設備スペースに対して高容量のタンクを形成することができる。また、熱歪等の影響が少ないので、タンク容量を精度良く形成することができる。請求項２のパネルの溶接方法によれば、径方向内向きに凹部を持つ幅狭のフランジ部同士の溶接が可能となる。
（２）第２発明にかかる溶接部の品質検査方法によれば、磁気素子配置工程で厚さ方向で溶接部の両側に配置した磁気素子により、溶込み深さ検知工程で第１外周縁、第２外周縁及び両者間の溶込み部を含む溶接部の品質を容易かつ確実に検査できる。溶込み部が存在する部分と存在しない部分とでは磁気の透過状態が異なることを利用している。従来の光線や磁気の反射を利用する品質検査方法に比べて、溶接部の表面状態等に影響されにくく、その分品質検査が正確になる。

請求項４の溶接部の品質検査方法によれば、液体タンクを構成するロアーパネルの下方フランジ部とアッパパネルの上方フランジ部とがレーザ溶接された溶接部の品質を容易かつ正確に検査できる。請求項５の溶接部の品質検査方法によれば、溶込み部の溶込み方向に並置された複数の磁気素子で検知するので、溶込み深さを正しく検知できる。請求項６の溶接部の品質検査方法によれば、磁気的検知で検知困難な両フランジ部の幅方向のずれ量を光学的に検知して補正する。その結果、溶込み深さの検知がより正確になる。
（３）第３発明にかかる溶接部の品質検査装置によれば、厚さ方向で溶接部の両側に配置した磁気素子により、第１外周縁、第２外周縁及び両者間の溶込み部を含む溶接部の品質を容易かつ確実に検査できる。溶込み部が存在する部分と存在しない部分とでは磁気の透過状態が異なることを利用している。

請求項８の溶接部の品質検査装置によれば、溶込み部の溶込み方向に並置された複数の磁気素子で検知するので、溶込み深さを正しく検知できる。請求項９の溶接部の品質検査装置によれば、磁気的検知手段で検知困難な両フランジ部の幅方向のずれ量を光学的検知手段で検知することができ、溶込み深さの検知がより正確になる。
（４）第４発明にかかる液体タンクの製造方法によれば、ロアーパネルへの下方付属部品の溶接、アッパパネルへの上方付属部品の溶接及び両パネルのフランジ部同士の溶接が全てレーザ溶接に統一できるので、溶接設備が簡略化できる。請求項１１のタンクの製造方法によれば、一台の溶接設備で第１，第２及び第３レーザ溶接を行うことができ、溶接設備へのパネルや付属部品の脱着、溶接設備間でのパネルや付属部品の移動が不要となり、溶接に要するコストが大幅に低減できる。

＜パネルの溶接方法＞
本発明によるパネルの溶接方法は、準備工程とレーザ溶接工程とを含む。準備工程では、図１２に示すように、下方保持部材（不図示）により保持されたロアーパネル２００に上方保持部材（不図示）により保持されたアッパパネル２０３を被せ、下方フランジ部２０１に上方フランジ部２０４を重ねる。ロアーパネル２００及びアッパパネル２０３が外周の一部に内向きに凹んだ凹部を持つとき、本発明の意義がさらに大きい。但し、凹部を持つことは不可欠ではない。

レーザ溶接工程では、必要に応じて重合せ部２０６を下方加圧部材２１２及び上方加圧部材２１４で上下両側から加圧する。フランジ部２０１，２０４の幅方向外側（図１２では右側）に配置した溶接設備のレーザ光源２１６から重合せ部２０６に向かってレーザ光Ｌを照射すると、外周側から内周側に向かって溶融する。その結果、フランジ部２０１，２０４の幅方向（図１２では左右方向）に延びる溶込み部２０７が形成される。平面視で両フランジ部２０１，２０４は環状を呈するので、溶込み部２０７も平面視で環状を呈する。溶込み部２０７、下方フランジ部２０１及び上方フランジ部２０４が溶接部２０８を構成する。レーザ光としてはＹＡＧレーザやＣＯ₂レーザを用いることができる。

なお、一部上述したが（図１６参照）、従来は図１５（ａ）に示すように、両フランジ部２０１，２０４の上下両側に下方シーム電極２１８及び上方シーム電極２１９を配置し、フランジ部２０１，２０４に沿って転動させていた。
＜溶接部の品質検査装置、品質検査方法＞
上記パネルの溶接方法ではフランジ部同士をレーザ溶接するので、両フランジ部２０１，２０４の外周縁から幅方向内向きに延びた溶込み部２０７が形成される。このような溶込み部２０７を含む溶接部２０８の品質、即ち溶込み部２０７による下方フランジ部２０１と上方フランジ部２０４との接合の確実性は、溶込み部２０７の溶込み深さで評価するのが望ましい。

但し、本発明の溶込み深さによる溶接部の品質検査装置及び品質検査方法は、液体タンク用パネル以外にも、互いに重ね合わせてレーザ溶接される第１溶接部材及び第２溶接部材に適用できる。第１溶接部材及び第２溶接部材の形状、大きさ及び大小関係等に特別の制約はない。

本発明の品質検査装置は両溶接部材の両外周縁の厚さ方向一側に配置された磁気発信素子及び他側に配置された磁気受信素子を含む。磁気発信素子から溶接部に向かって発信した磁気を磁気受信素子で受信することにより、溶込み部の溶込み深さを検知する。さらに、磁気発信素子又は磁気受信素子の近傍に配置され、両外周縁の幅方向のずれ量を工学的に測定するずれ量検知手段を含むことができる。

また、本発明の上記品質検査装置により実行される品質検査方法は、両溶接部材の両外周縁の厚さ方向一側及び他側にそれぞれ磁気素子を配置する磁気素子配置工程と、磁気素子を利用して溶込み部２０７の深さを検知する深さ検知工程とを含む。
（イ）磁気素子配置工程
磁気素子配置工程では、溶接部の厚さ２０８方向一側に一つ又は複数の磁気発信素子を溶込み部２０７の溶込み深さ方向に並置し、他側に磁気発信素子に対向して一つ又は複数の磁気受信素子を並置する。環状の溶接部２０８の円周方向で少なくとも一カ所に磁気発信素子及び磁気受信素子を径方向に並置し、両フランジ部に沿って円周方向に移動させることが望ましい。但し、移動することは不可欠ではなく、周方向に離れた複数箇所に固定的に並置しても良い。
（ロ）深さ検知工程
深さ検知工程では、複数の磁気発信素子から溶接部２０８に向けて発信した磁気を、複数の磁気受信素子で受信して溶込み部２０７の溶け込み深さを検知する。溶接部２０８の幅方向において、溶込み部２０７が形成された部分と形成されていない部分とでは磁気の透過状態が異なる。よって、溶込み方向に並置した複数対の磁気気発信素子及び磁気受信素子のうち、磁気の透過を検知している磁気素子対と検知していない磁気素子対とを分析することにより、溶込み深さを検知できる。
（ハ） ずれ量検知工程
なお、深さ検知工程と併行して又はこの後、両外周縁の幅方向におけるずれ量をお検知する、ずれ量検知工程を実行することができる。このずれ量の検知には光学的な検知手段（たとえばＣＣＤカメラ）が使用できる。
＜液体タンクの製造方法＞
（イ）本発明は、それぞれに付属部品がレーザ溶接された二枚のパネルのフランジ部同士を溶接して製造され、その内部空間に液体を収容するすべての液体タンクを対象とする。液体タンクの形式、形状及び大きさ等に特別の制約はない。代表的な液体タンクとして車両に搭載される燃料タンクが挙げられ、この場合は車両とともに移動し、液体は燃料（ガソリン、軽油等）である。但し、固定され移動しない装置や機器に取り付けることもでき、また燃料以外の液体を収容することもできる。
（ロ）付属部品のパネルへのレーザ溶接
ａ．図１３に示すような付属部品２２８の溶接する部分２２９がパネル（アッパパネル又はロアーパネル）２２５の溶接される部分２２６に対して比較的小さい場合がある。この場合、従来は図１５（ｂ）に示すように、一対の電極２３１，２３３によりスポット溶接していた。

本発明では、図１３に示すように、パネル２２５の溶接される部分２２６上に付属部品２２８の溶接する部分２２９を重ね、必要に応じて加圧部材２４１及び２４３で上下両側から加圧する。これらに、溶接設備のレーザ光源からレーザ光Ｌを直角方向に照射しレーザ溶接により重合せ部２３５を溶融させ、パネルを厚さ方向に貫通する貫通部２３６を形成する。貫通部２３６、下方フランジ部２２６及び上方フランジ部２２９により溶接部２３７が形成されている。
ｂ．一方、図１４に示すような付属部品２４８の溶接する部分２４９がパネル２４５の溶接される部分２４６に対して比較的大きい場合がある。この場合、従来は図１５（ｃ）に示すように突起２５２を備えた電極２５１によりプロジェクション溶接していた。

本発明では、図１４に示すように、パネル２４５の溶接される部分２４６上に付属部品２４８の溶接する部分２４９を重ね、必要に応じて加圧部材２５５及び２５６で上下両側から加圧する。以下のａタイプと同様に、パネルを厚さ方向に貫通する貫通部を形成する。

上記ａタイプでもｂタイプでも、付属部品２２８，２４８はロアーパネルの下方くぼみの底部又はそれ以外の部分や、アッパパネルの上方くぼみの天井部又は角部等にレーザ溶接できる。レーザ溶接時は、レーザ光源（レーザ発振器）を固定し、下方保持機構及び上方保持機構で保持したロアーパネル及びアッパパネル２２５，２４５を所定方向に所定量移動させる。
ｃ．付属部品２２８のロアーパネル又はアッパパネル２３５への溶接部２３７についての品質検査は以下のように行う。この溶接部２３７では付属部品から延びた貫通部がパネルの一部を厚さ方向に貫通していることが必要である。この貫通部の形成を確認するには、例えばレーザ光が溶接部を貫通したかどうかをフォトセンサで検知すれば良い。
（ハ）その後、ロアーパネルの下方フランジ部とアッパパネルの上方フランジ部とをレーザ溶接し、溶込み部を含む溶接部の品質を検査する（これらについては上述した）。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜実施例＞
（構成）
（１）燃料タンク
燃料タンクは、図１（ａ）（ｂ）に示すように付属部品１４を備え平面視で矩形状のロアーパネル１０と、図２（ａ）（ｂ）に示すように付属部品２４等を備え、平面視で矩形状のアッパパネル２０とから成る。すなわち、ロアーパネル１０もアッパパネル２０も凹んだ隅部は形成されていない。ロアーパネル１０はその中央部に下方に突出した（くぼんだ）下方くぼみ１１を有し、外周に下方フランジ部１２を有する。下方くぼみ１１の底部１３にサブタンク１４がレーザ溶接されている。

一方、アッパパネル２０は、その中央部に上方に突出した（くぼんだ）上方くぼみ２１を、外周に上方フランジ部２２を有する。上方くぼみ２１の天井部２３の上面にはポンプリテーナ２４がレーザ溶接され、下面にはセパレータ２６がレーザ溶接されている。上方くぼみ２１の角部には、インレット２７及びブリーザチューブ２８がレーザ溶接されている。

そして、ロアーパネル１０にアッパパネル２０が被せられ下方フランジ部１２に上方フランジ部２２とが重ねられ、重合せ部がレーザ溶接されて両方のパネルが一体化されている。下方くぼみ１１と上方くぼみ２１とが燃料収容空間を区画している。
（２）燃料タンクの製造方法
燃料タンクの製造方法について図３、図４及び図５を参照しつつ説明する。タンクの製造方法は六つのステップに分けられる。図３（ａ）に示す第１ステップはアッパパネル２０への付属部品２４等のレーザ溶接を行い、図３（ｂ）に示す第２ステップはロアーパネル１０への付属部品１４のレーザ溶接を行い、図３（ｃ）に示す第３ステップは両パネル１０及び２０の洗浄を行う。また、図３（ｄ）に示す第４ステップはロアーパネル１０の上方フランジ部１２とアッパパネル２０の上方フランジ部２２とのレーザ溶接を行い、図３（ｅ）に示す第５ステップはロアーパネル１０の付属部品１４及びアッパパネル２０の付属部品２４等への関連部材の組付けを行う。図示しない第６ステップは完成した燃料タンクのロボットによる検水である。以下、各ステップにつき順次説明する。
ａ．第１ステップ及び第２ステップは図４に示す溶接ロボット３０を使用する。この溶接ロボット３０はアーム３２ａ及びその先端の保持部（治具）３２ｂを持つロアー調整機構３１と、アーム３４ａ及びその先端の保持部（治具）３４ｂを持つアッパ調整機構３３と、レーザトーチ３７を保持するアーム３６を持つ保持機構３５とを含む。保持部３２ｂはロアーパネル１０の下面の形状に対応し、保持部３４ｂはアッパパネル２０の上面の形状に対応している。ロアー調整機構３１はロアーパネル１０を，アッパ調整機構３３はアッパパネル２０を、保持機構３５はレーザトーチ３７を、それぞれ三次元空間内で移動及び回動させる。なお、図４はアーム３２ａ，３４ａが上方に移動した状態を示す。
ｂ．アッパパネルへの付属部品のレーザ溶接
図３（ａ）に示す第１ステップで、溶接ロボット３０によりアッパパネル２０にその付属部品２４，２６から２８をレーザ溶接する。アッパパネル２０は予めプレス成形され、中央部の上方くぼみ２１及びその周囲の上方フランジ部２２を有する。アッパパネル２０をテーブル４７上に置き、付属部品２４等を所定位置に位置決めする。例えば、ポンプリテーナ２４のその一部（例えば下端側のつば部）を天井部２３の円孔の周縁に重ね合わせ、重合せ部を加圧部材（不図示）で上下から加圧する。保持機構３５に保持されたレーザトーチ３７から重合せ部にレーザ光を天井部２３の板厚方向に照射する。その際、レーザトーチ３７は移動させず、アッパ調整機構３３のアーム３４ａ及び保持部３４ｂによりアッパパネル２０を移動及び回動させる。

すると、レーザ光はポンプリテーナ２４及びアッパパネル２０の天井部２３を溶融させキーホールを形成しつつすすみ、キーホールに溶融材料が充填される。こうして、図６に示すように、ポンプリテーナ２４から延びた貫通部３８が天井部２３を板厚方向に貫通し貫通部３８を含む溶接部３９で、ポンプリテーナ２４が天井部２３にレーザ溶接される。なお、セパレータ２６はポンプリテーナ２４と同様にして天井部２３の下面にレーザ溶接される。

また、図３（ａ）においてインレット２７のレーザ溶接時は、その下端を角部の挿入孔に挿入し、その一部（例えばつば部）と挿入孔の周縁との重合せ部にレーザトーチ３７からレーザ光をインレット２７の軸方向に照射する。すると、重合せ部が溶融され溶込み部が形成される。ブリーザチューブ２８についても同様である。
ｃ．ロアーパネルへの付属部品のレーザ溶接
図３（ｂ）に示す第２ステップで、溶接ロボット３０によりロアーパネル１０にその付属部品（補助タンク）１４をレーザ溶接する。ロアーパネル１０は予めプレス成形され、中央部の下方くぼみ１１及びその周囲の下方フランジ部１２を有する。アッパパネル１０をテーブル４６上に置き、補助タンク１４を所定位置に位置決めする。補助タンク１４の一部（例えば上端部）を底部１３に重ね合わせ、重合わせ部を加圧部材（不図示）上下から加圧する。保持機構３５に保持されたレーザトーチ３７から重合せ部にレーザ光を底部１３の板厚方向に照射する。その際、レーザトーチ３７は移動させずアッパ調整機構３１のアーム３２ａ及び保持部３２ｂによりによりロアーパネル１０を移動及び回動させる。

その後、図３（ｃ）に示す第３ステップで、ポンプリテーナ２４等がレーザ溶接されたアッパパネル２０及びサブタンク１４がレーザ溶接されたロアーパネル１０を所定の水溶液に浸漬して洗浄する。
ｄ．ロアーパネルとアッパパネルとのレーザ溶接
第４ステップで、図３（ｄ）、図４及び図５に示すように、ロアーパネル１０のフランジ部１２とアッパパネル２０の上方フランジ部２２とをレーザ溶接する。レーザ溶接に先だって、溶接ロボット３０で、ロアーパネル１０とアッパパネル２０とを相対的に位置決めする。図５に示すように、アーム３２ａの先端の保持部３２ｂはレーザ受光部５１を備え、レーザ受光部５１に対向してロアー側レーザ発振部５２が配置されている。アーム３４ａの先端の保持部３４ｂはレーザ受光部５６を備え、レーザ受光部５６に対向してロアー側レーザ発振部５７が配置されている。

保持部３２ｂで付属部品１４付きのロアーパネル１０を保持し、保持部３４ｂで付属部品付きのアッパパネル２０を保持する。レーザ発振部５２から発信したレーザ光をレーザ受光部５１で受光し、レーザ発振部５７から発信したレーザ光をレーザ受光部５６で受光することにより、ロアーパネル１０とアッパパネル２９とを所定の相対位置に位置決めする。

次に、ロアーパネル１０の下方フランジ部１２とアッパパネル２０の上方フランジ部２２とを、レーザトーチ３７からのレーザ光でレーザ溶接する。レーザ溶接時、保持機構３５により保持されたレーザトーチ３７は移動させず、ロアー調整機構３１及びアッパ調整機構３３でロアーパネル１０とアッパパネル２０とを所定方向に移動及び回動させる。

両フランジ部１２，２２の幅方向外側に配置したレーザトーチ３７から重ね部に、レーザ光がフランジ部１２，２２と平行に照射される（図１２参照）。すると、図７に示すように、下方フランジ部１２及び上方フランジ部２２の重合わ部が溶融し、両者間に溶込み部４１が形成される。溶込み部４１は両フランジ部１２，２２に沿って環状を成し、しかも両フランジ部１２，２２の外周面から径方向（幅方向）内向きに延び、所定の溶込み深さを持つ。溶込み部４１、下方フランジ部１２及び上方フランジ部２２が溶接部４２を形成する。
（３）溶接部の品質検査
図８に示すように、品質検査システムは、ロアーパネル１０及びアッパパネル２０への付属部品１４，２４等の溶接部３９等の品質を検査する貫通部検査部６０と、ロアーパネル１０とアッパパネル２０のフランジ部１２，２２同士の溶接部の品質を検査する溶込み検査部７０と、データ処理部８０とに大別される。
（イ）検査部
ａ．付属部品の溶接部
付属部品１４，２４等の溶接部３９等を品質検査する貫通検査部６０はセンサ系６２，６３と制御系６５，６６とに大別される。図９において、レーザ光のレーザトーチ３７の一側即ち溶接部３９の左斜め上方にナトリウムランプ７１が配置され、ナトリウム光を溶接部３９に向けて発射するようになっている。ポンプリテーナ２４及びアッパパネル２０の下方側で溶接部３９の下方に、レーザ光受光用フォトダイオード（フォトセンサ）６３が配置されている。

また、溶接部３９を間にしてナトリウムランプ７１と対向する位置にナトリウム光受光用のＣＣＤカメラ（カメラ）６２が配置されている。ＣＣＤカメラ６２とフォトダイオード６３とがセンサ系を形成する。制御系はダイオード（フォトセンサ）制御部６６及びカメラ制御部６５を含む。フォトセンサ６３はフォトセンサ制御部６６に接続され、カメラ６２はカメラ制御部６５に接続されている。見方を変えれば、フォトセンサ６３とフォトセンサ制御部６６とが貫通部３８の形成を確認し、ＣＣＤカメラ６２とカメラ制御部６５とが溶接部３９の気密を確認する。
ｂ．パネル同士の溶接部
パネル１０，２０同士の溶接部４２を品質検査する溶込み検知部７０はセンサ系７２，７３と制御系７５，７６とに大別され、見方を変えれば溶込み深さ検知手段７２，７５と、ずれ量検知手段７３，７６とから成る。溶込み深さ検知部７２，７５は溶込み部４１の溶込み深さｄを検知するもので、透過型磁気センサ７２と、これに接続された積分回路及び微分回路７５とを含む。図７に示すように、磁気センサ７２は同じ高さで水平方向に並置された複数の磁気発生コイル７８ａと、これらの下方に所定間隔離れた同じ高さで水平方向で並置された複数（磁気発生コイルと同数）の測定素子７８ｂとを含む。

一方、ずれ量検知部７３，７６は下方フランジ部１２と上方フランジ部２２との幅方向におけるずれ量を検査するもので、両フランジ部１２，２２の上方に配置されたＣＣＤカメラ（カメラ）７３と、これに接続されたカメラ制御部７６とを含む。

図８のデータ処理系８０は画像入力部８１、Ａ／Ｄ変換部８２及び解析部８４を含む。画像入力部８１はカメラ制御部６５から画像情報を受け取り、Ａ／Ｄ変換部８２はフォトセンサ制御部６６微分回路及び積分回路７５及びカメラ制御部７６からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。解析部８４はシステム全体の制御、データ入力処理、データ解析及び上位システム通信を行う。
（ロ）検査方法
ａ．付属部品の溶接部
この品質検査は図６の貫通部３８の形成確認と、溶接部３９の気密確認とに大別される。貫通部３８の形成に関し、レーザ溶接時に、溶接部３９におけるレーザ光の通過をフォトダイオード６３で検知したところ、その電圧が溶接開始前はほぼゼロで、溶接中は断続的にかなり高くなり、溶接終了後はほぼゼロになった。データ処理系８０の画像入力部８１，Ａ／Ｄ変換部８２及び解析部８４で処理すれば、レーザ溶接時はレーザ光が溶接部３９を通過していることが分かる。照射されるレーザ光はポンプリテーナ２４及びアッパパネル２０にキーホールを形成しながら進む。よって、レーザ光が天井部２３を貫通したことは、ポンプリテーナ２４の一部及び天井部２３が溶融した貫通部３８が天井部２３の下面に達したことを意味する。

次に、溶接部３９の気密確認に関し、レーザ溶接終了後に、図９のナトリウムランプ７１から溶接部３９に発射されるナトリウム光の通過を、ＣＣＤカメラ６２で検知した。その結果、Ｘ軸方向でもＹ軸方向でも溶接中に輝度信号が瞬間的に高くなったが、輝点は現れなかった。データ処理系８０の画像入力部８１，Ａ／Ｄ変換部８２及び解析部８４で処理すれば、溶接終了後（レーザ光の照射終了後）は通過していないこと、即ち溶接部３９が気密であることが分かる。
ｂ．パネル同士の溶接部
この品質検査は、図７の溶込み部４１の溶込み深さの確認と、両フランジ部１２，２２の幅方向のずれ量の確認とに大別される。溶接部４２の品質検査時は、フランジ部１２，２２同士の溶接が終了した燃料タンクをセットし、フランジ部１２，２２を磁気発信コイル７８ａと測定素子７８ｂとの間で、ＣＣＤカメラ７３の下方に位置決めする。複数の磁気発信コイル７８ａから溶接部に向かって磁気を発信しつつ、フランジ部１２，２２の周方向に沿って移動させる。両方のフランジ部１２及び２２を下方に透過した磁気を複数の測定素子７８ｂで測定する。

溶込み部４１が存在する部分と存在しない部分とでは磁気の透過状態が異なり、両フランジ部１２及び２２を透過し測定素子７８ｂで測定されるコイルインダクタンスは、溶込み部４１の溶込み方向の両端で上昇する。この測定結果を積分回路及び微分回路７５で処理した後データ処理系８０でデータ処理することにより、溶込み部４１の溶込み深さが分かる。

但し、上記磁気的な検査結果はフランジ部１２と２２との幅方向のずれを含む見かけの溶込み深さｄ１（図１０参照）である。このずれはロアーパネル１０とアッパパネル２０との重合わせ時に発生することがあり、ずれ量が大きいとその分溶接幅が狭くなり接合強度が不足し易い。そこで、ずれ量検査部（ＣＣＤカメラ７３及びカメラ制御部）による光学的検査を行う。

光学的検査では、ＣＣＤカメラ７３を磁気発振素子７８ａの後方をフランジ部１２，２２に沿って移動させ、下方フランジ部１２と上方フランジ部２２との幅方向のずれ量を検出する。データ処理系８０で、磁気的検査結果ｄ１から光学的検査結果ｄ２を差し引いた深さを真の溶込み深さｄとする（ｄ１−ｄ２＝ｄ）。真の溶込み深さｄが所定値に達しているか否かで、溶込み部４１を含む溶接部４２の溶接の良否を判断する。

なお、両フランジ部１２と２２とのずれ量を磁気的に検査するのは困難である。磁気的検査では、厚さ方向の二つの部材が一体物であるか否かの違いに起因する磁気の透過状態の相違を利用しているため、溶込みが存在する部分とずれが生じている部分については、どちらも一体物として区別することが困難だからである。
（効果）
以下、この実施例により得られる効果を説明する。
（１）付属部品のパネルへの溶接方法、品質検査
レーザ溶接方法の実行により付属部品１４，２４等がパネル１０，２０にレーザ接合され、それに伴い以下の効果が得られる。第１に、ポンプリテーナ２４等が貫通部３８等でアッパパネル２０にレーザ溶接され（図６参照）、同様にサブタンク１４がロアーパネル１０にレーザ溶接される。その際、ロアーパネル１０へのサブタンク１４の溶接と、アッパパネル２０へのポンプリテーナ２４等の溶接に要するコストが減少する。

この二つの溶接をともに図４に示す溶接ロボット３０でレーザ溶接したからである。つまり、サブタンク１４のロアーパネル１０への溶接時はロアー調整機構３１及び保持機構３５をテーブル４６上のロアーパネル１０の方向に作動させ、ポンプリテーナ２４等のアッパパネル２０への溶接時はアッパ調整機構３３及び保持機構３５をテーブル４７上のアッパパネル２０の方向に作動させれば良い。

第２に、サブタンク１４のロアーパネル１０への溶接部、及びポンプリテーナ２４等のアッパパネル２０への溶接部３９等の品質検査が確実になる。例えば、図６に示すポンプリテーナ２４のアッパパネル２０への溶接部３９は、図８の品質検査システムの貫通部検知部６０で容易かつ確実に検査できる。
（２）パネル同士の溶接方法
溶接方法の実行により、付属部品１４がレーザ溶接された下方パネル１０と、付属部品２４等がレーザ溶接された上方パネル２０とがフランジ部１２，２２同士でレーザ接合された燃料タンクが完成し、それに伴い以下の効果が得られる。

第１に、燃料タンクの製作に要する製造コストが減少する。レーザ溶接時、下方フランジ部１２と上方フランジ部２２との溶接を、上記付属部品１４，２４等のパネル１０，２０への溶接を行う溶接ロボット３０で行うことができる。ロアー調整機構３１及びアッパ調整機構３３を図４に示す状態に移動し、保持機構３５も同様に作動させれば良い。一台の溶接ロボット３０で三つのレーザ溶接が行えるので設備コストが減少し、その結果燃料タンクの製造コストが減少する。

第２に、完成した燃料タンクの燃料収容容積が増大する。図４及び図５に示すように、ロアーパネル１０の下方フランジ部１２とアッパパネル２０の上方フランジ部２２との重合せ部に、外方にあるレーザトーチ３７からレーザ光を照射するからである（図１２参照）。フランジ部１２及び２２の幅は加圧部材２１２，２２４（図１２参照）との関係のみで決めることができ、小さくできる。パネル１０及び２０の外形寸法を一定とすると、フランジ部１２及び２２の幅が小さくできる分、燃料収容空間の容積が大きくなる。

これに対して、従来のようにシーム溶接する場合は、直径の大きなシーム電極が円周方向のどの部分でもフランジ部に接触する必要があり、フランジ部の幅を広くせざるを得ない。

第３に、フランジ部１２，２２同士のレーザ溶接時の溶接部４２の熱ひずみが小さく、燃料タンクの容量変動が小さくなる。レーザ光によるレーザ溶接は、シーム溶接のような抵抗溶接に比べて入熱領域が狭く熱影響部が小さいので、熱ひずみが小さくなる。その結果、フランジ部１２，２２の幅が一定になり、容量即ち燃料の収容空間の大きさがほとんど変動しない。
（ハ）溶接部の品質検査装置及び方法
品質検査装置で品質検査方法に従い溶接部４８の品質を検査する際、第１に、品質検査が簡単かつ確実になる。下方フランジ部１２及び上方フランジ部２２の溶接に、従来のシーム溶接に代えて、レーザ溶接を採用した。この場合、フランジ部１２と２２との間に溶込み部４１が形成され、その深さが両フランジ部１２，２２の接合強度を左右する。この実施例では、磁気発信素子７８ａ及び測定素子７８ｂを溶込み深さ方向に並置しているので、どの磁気発信素子７８ａからの磁気をどの測定素子７８ｂで受信しているかを分析することにより、溶込み深さｄを正確に測定できる。

第２に、たとえ下方フランジ部１２と上方フランジ部２２との間に幅方向のずれが存在しても、溶接部４２の品質検査の良否がこのずれに影響されない。ＣＣＤカメラ７３で検出した両フランジ部１２，２２のずれ量ｄ２を、磁気発信素子７８ａ及び測定素子７８ｂによる測定結果ｄ１から減じているからである（図１０参照）。その結果、溶込み部４１の溶込み深さの確認をより正確に行うことができる。
＜変形例＞
図１１に示す燃料タンクの変形例では、矩形状のロアーパネル１００及びアッパパネル１０５の一つの角部が径方向内向きに凹んで隅部１１０が形成されている。隅部１１０では、下方フランジ部１０２及び上方フランジ部１０７はＬ字形状に屈曲している。その他は実施例と同じである。この燃料タンクは、上記実施例の燃料タンクと同様の工程で製作されたものである。

この変形例によれば、上記実施例の効果に加えて更に、燃料タンクの設計自由度が大きくなる効果が得られる。従来技術の欄で述べたように（図１６参照）、従来のシーム溶接ではこのような隅部１１０の溶接は極めて困難又は実質的に不可能であった。そのために、隅部が存在しないような燃料タンクの形状を選択していた。

これに対して、この変形例ではレーザ溶接を採用したことにより、このような隅部１１０でも二枚のパネル１００，１０５を容易にレーザ溶接できる。即ち、図４のレーザトーチ３７を固定し、ロアー調整機構３１及びアッパ調整機構３３を移動及び回動させる際、レーザトーチ３７は下方フランジ１０２及び上方フランジ部１０７の幅方向外方にあるので、パネル１００及び１０５の一部と干渉する心配はない。

この変形例では、周辺の機器や部材との関係から要求されるときは、隅部１１０を備えた燃料タンクを設計することができ、その分設計の自由度が向上する。

（ａ）は本発明の実施例で付属部品がレーザ溶接される前のロアーパネルの斜視図、（ｂ）は同じくレーザ溶接後の斜視図である。 （ａ）は本発明の実施例で付属部品がレーザ溶接される前のアッパパネルの斜視図、（ｂ）は同じくレーザ溶接後の斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）及び（ｅ）は、図１及び図２のパネルから燃料タンクを製造するステップを示す説明図である。 実施例のレーザ溶接に使用する溶接ロボットの正面図である。 図４の要部拡大図である。 付属部品のパネルへの溶接部を示す断面説明図である。 パネルのフランジ部同士間の溶接部及び品質検査部を示す断面説明図である。 実施例で使用する品質検査システムの全体図である。 図６の溶接部の品質検査部を示す説明図である。 図７の品質検査の検査結果を示す説明図である。 実施例の変形例を示す平面図である。 最良の形態（フランジ部同士のレーザ溶接）を示す要部断面図である。 最良の形態（付属部品のパネルへのレーザ溶接）を示す要部断面図である。 最良の形態（付属部品のパネルへのレーザ溶接）を示す要部断面図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ従来の溶接方法を示す図１２、図１３及び図１４に対応する断面説明図である。 従来の燃料タンクを示す平面図である。

符号の説明

１０：ロアーパネル １２：下方フランジ
１４：サブタンク ２０：アッパパネル
２２：上方フランジ ２４：ポンプリテーナ
３０：溶接ロボット ３１：ロアー調整機構
３３：アッパ調整機構 ３５：保持機構
３７：レーザトーチ ３８：貫通部
３９：溶接部 ４１：溶込み部
４２：溶接部 ６０：貫通部検知部
７０：溶込み部検知部 ７８ａ，７８ｂ：磁気素子

Claims (11)

1. 液体タンク用ロアーパネルに液体タンク用アッパパネルを被せ、下方くぼみの周囲の下方フランジ部と上方くぼみの周囲の上方フランジ部とを重ねる準備工程と、
   前記下方フランジ部及び前記上方フランジ部の幅方向外方のレーザ光源からレーザ光を照射し該両フランジ部の重合せ部を溶融させ、該下方フランジ部と該上方フランジ部間にその幅方向に延びた溶込み部を形成するレーザ溶接工程と、
   から成ることを特徴とする液体タンク用パネルの溶接方法。
2. 前記下方フランジ部及び前記上方フランジ部は、前記ロアーパネル及び前記アッパパネルの径方向内向きに凹んだ凹部を持つ請求項１に記載の液体タンク用パネルの溶接方法。
3. 第１溶接部材の第１外周縁と第２溶接部材の第２外周縁とを重ね、該第１外周縁及び該第２外周縁の幅方向外方のレーザ光源から照射したレーザ光で該両外周縁の重合せ部を溶融させて、幅方向に延びた溶込み部を含む溶接部の品質を検査する方法であって、
   前記第１外周縁及び前記第２外周縁の厚さ方向一側に磁気発信素子を、厚さ方向他側に磁気受信素子を配置する磁気素子配置工程と、
   前記磁気発信素子から発信され前記溶接部を厚さ方向に透過した磁気を前記磁気受信素子で受信して、該溶込み部の溶込み深さを検知する深さ検知工程と、
   から成ることを特徴とする溶接部の品質検査方法。
4. 前記第１溶接部材は液体タンク用ロアーパネルで、前記第１外周縁はその下方フランジ部であり、前記第２溶接部材は液体タンク用アッパパネルで、前記第２外周縁はその上方フランジ部である請求項３に記載の溶接部の品質検査方法。
5. 前記磁気素子配置工程において、複数の前記磁気発振素子及び複数の前記磁気受信素子が前記溶込み部の溶込み方向に沿って並置されている請求項４に記載の溶接部の品質検査方法。
6. 更に、前記第１外周縁と前記第２外周縁との幅方向のずれ量を検知するずれ検知工程を含み、該ずれ検知工程は前記深さ検知工程と併行して該両外周縁のずれ量を光学的に検知する請求項４に記載の溶接部の品質検査方法。
7. 重ね合わされた第１溶接部材の第１外周縁と第２溶接部材の第２外周縁の幅方向外方に配置され、該両外周縁の重合せ部にレーザ光を照射して幅方向に延びた溶込み部を含む溶接部を形成するレーザ光源と、
   前記第１外周縁及び前記第２外周縁の厚さ方向一側に配置され、前記溶接部に向かって磁気を発信する磁気発信素子と、
   前記第１外周縁及び前記第２外周縁の厚さ他側に配置され、前記溶接部を厚さ方向に透過した磁気を受信する磁気受信素子と、
   から成ることを特徴とする溶接部の品質検査装置。
8. 複数の前記磁気発振素子及び複数の前記磁気受信素子が前記溶込み部の溶込み方向に沿って並置されている請求項７に記載の溶接部の品質検査装置。
9. 更に、前記第１外周縁と前記第２外周縁との幅方向のずれ量を光学的に検知するずれ量検知手段を含む請求項７に記載の溶接部の品質検査装置。
10. 下方くぼみを持つ液体タンク用のロアーパネルに下方付属部品をレーザ溶接する第１レーザ溶接工程と、
    上方くぼみを持つ液体タンク用のアッパパネルに上方付属部品をレーザ溶接する第２レーザ溶接工程と、
    前記ロアーパネルに前記アッパパネルを被せ前記下方くぼみの周囲の下方フランジ部と前記上方くぼみの周囲の上方フランジ部とを重ね、該下方フランジ部及び該上方フランジ部の幅方向外方のレーザ光源からレーザ光を照射し該両フランジ部の重合せ部を溶融させ、該下方フランジ部と該上方フランジ部との間に幅方向に延びた溶込み部を形成する第３レーザ溶接工程と、
    から成ることを特徴とする液体タンクの製造方法。
11. 前記第１レーザ溶接工程、前記第２レーザ溶接工程及び前記第３レーザ溶接工程は、一つの前記レーザ光源を固定し、前記ロアーパネル及び／又は前記アッパネルを移動、回動させつつ行う請求項１０に記載の液体タンクの製造方法。

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