JP2010201489A - レーザ溶接方法、およびレーザ溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の溶接部におけるポロシティの存否を判定し、ポロシティが存在していると判定された場合には、第１の溶接部の周辺部にさらにレーザを照射して第２の溶接部を形成する。ポロシティの発生に伴う溶接強度の低下を防止するとともに、溶接強度の低下を防止する作業によって生じ得る作業遅延や作業コストの増加を防止したレーザ溶接方法、およびレーザ溶接装置を提供する。
【解決手段】レーザ溶接方法は、被溶接部材が溶融した第１の溶接部を形成する第１の照射工程（ステップ１１）と、第１の溶接部におけるポロシティの存否を判定する溶接部検査工程（ステップ１２）と、溶接部検査工程によってポロシティが存在すると判定された場合に、第１の溶接部の周辺部に対してレーザを照射し、被溶接部材が溶融した第２の溶接部を形成する第２の照射工程（ステップ１３）と、を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ溶接方法、およびレーザ溶接装置に関する。

重ね合わせた溶接部材にレーザを照射して溶接部材同士を溶接する重ね合わせレーザ溶接が知られている（特許文献１を参照）。この種のレーザ溶接に用いられる溶接部材には、防錆等を目的とした皮膜層を予め形成している。

溶接部材に形成された皮膜層を溶接部材同士が重ね合わせられる重ね合わせ面に配置した状態でレーザを照射すると、溶接部材が溶融した溶接部が形成されるとともに、皮膜層が蒸発して蒸気が発生する。蒸気が溶接部内に滞留すると、溶接部にポロシティ（空孔）が発生し、溶接強度の低下を招くことになる。

特許文献１に記載された発明にあっては、レーザを照射して皮膜層を蒸発させて除去する工程を行った後、溶接部を形成するためのレーザを照射して溶接部材同士を溶接し、ポロシティが発生することを防止している。

特開平２００８−１２６２４１

上記の発明にあっては、ポロシティの発生を防止することはできる。しかしながら、複数の溶接打点に対してレーザを照射するレーザ溶接に適用した場合にあっては、ポロシティの発生の有無に関わらず、溶接打点の全点に対して上述した２つの工程を実施することになり、溶接作業の作業遅延やレーザの発振に伴う作業コストの増加を招くという問題が生じる。

そこで本発明は、溶接部材同士が溶接部材に形成された皮膜層を介して重ね合わせられた被溶接部材を溶接する重ね合わせレーザ溶接において、ポロシティの発生に伴う溶接強度の低下を防止するとともに、溶接強度の低下を防止する作業によって生じ得る作業遅延や作業コストの増加を防止したレーザ溶接方法、およびレーザ溶接装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ溶接方法は、第１と第２の溶接部材が、少なくとも一方の溶接部材に形成された皮膜層を介して重ね合わせられた被溶接部材に対してレーザを照射し、被溶接部材が溶融した第１の溶接部を形成する第１の照射工程を有している。さらに、第１の溶接部におけるポロシティの存否を判定する溶接部検査工程と、溶接部検査工程によってポロシティが存在すると判定された場合に、第１の溶接部の周辺部に対してレーザを照射し、被溶接部材が溶融した第２の溶接部を形成する第２の照射工程と、を有している。

また、本発明のレーザ溶接装置は、第１と第２の溶接部材が、少なくとも一方の溶接部材に形成された皮膜層を介して重ね合わせられた被溶接部材を溶接するレーザ溶接装置であって、被溶接部材を溶融させて溶接部を形成するためのレーザを照射するレーザ加工ヘッドを有している。さらに、溶接部におけるポロシティの存否を判定する溶接部検査手段と、レーザ加工ヘッドの動作を制御する制御部と、を有している。制御部は、レーザ加工ヘッドの動作を制御して被溶接部材に対してレーザを照射させて被溶接部材が溶融した第１の溶接部を形成し、溶接部検査手段によって第１の溶接部にポロシティが存在すると判定された場合に、レーザ加工ヘッドの動作を制御して第１の溶接部の周辺部に対してレーザを照射させて被溶接部材が溶融した第２の溶接部を形成する。

本発明によれば、第１と第２の溶接部材が第１と第２の溶接部材のうちの少なくとも一方の溶接部材に形成された皮膜層を介して重ね合わせられた被溶接部材に対してレーザを照射し、被溶接部材を溶接する第１の溶接部を形成する。そして、第１の溶接部におけるポロシティの存否を判定し、ポロシティが存在していると判定された場合には、第１の溶接部の周辺部にさらにレーザを照射して第２の溶接部を形成する。そのため、ポロシティの発生に伴う溶接強度の低下を防止するとともに、溶接強度の低下を防止する作業によって生じ得る作業遅延や作業コストの増加を防止することができる。

本実施形態に係るレーザ溶接装置を簡略化して示す図である。 溶接部検査手段を説明するための図である。 本実施形態に係るレーザ溶接方法の工程を示すフローチャートである。 図４（Ａ）および（Ｂ）は、レーザ溶接方法の工程（ステップ１１、およびステップ１２）を説明するための図であり、図４（Ａ）は、被溶接部材の平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。 図５（Ａ）および（Ｂ）は、レーザ溶接方法の工程（ステップ１３）を説明するための図であり、図５（Ａ）は、被溶接部材の平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図である。 図６（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る第１の溶接部の形状例を示す平面図である。 図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、対比例に係るレーザ溶接方法を説明するための図である。 図８（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態の変形例１に係るレーザ溶接方法を説明するための図であり、図８（Ａ）は、被溶接部材の平面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面図である。 図９（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、本実施形態の変形例２に係るレーザ溶接方法を説明するための被溶接部材の平面図である。 図１０（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態の変形例３に係るレーザ溶接方法を説明するための図であり、図１０（Ａ）は、被溶接部材の平面図、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の１０Ｂ−１０Ｂ線に沿う断面図である。 本実施形態の適用例１を説明するための被溶接部材の平面図である。 図１２（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態の適用例３を説明するための図であり、図１２（Ａ）は、被溶接部材の平面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿う断面図である。 図１３（Ａ）および(Ｂ)はそれぞれ、本実施形態の適用例３を説明するめの図であり、図１２（Ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿う断面図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１には、本実施形態に係るレーザ溶接装置１００を示す。本実施形態にあっては、本発明のレーザ溶接方法を、防錆を目的とした亜鉛めっき層２３０（皮膜層に相当する）が形成された鋼板２１０、２２０を重ね合わせ溶接するレーザ溶接方法、およびレーザ溶接装置１００に適用している。

図１、図２、図４、および図５を参照して、レーザ溶接装置１００を概説すれば、第１の溶接部材２１０と第２の溶接部材２２０が皮膜層２３０を介して重ね合わせられた被溶接部材２００を溶接するレーザ溶接装置１００であって、被溶接部材２００を溶融させて溶接部２６１、２６２を形成するためのレーザを照射するレーザ加工ヘッド１１０と、第１の溶接部２６１におけるポロシティ２５５の存否を判定する溶接部検査手段１３０と、レーザ加工ヘッド１１０の動作を制御する制御部１２０と、を有している。

制御部１２０は、レーザ加工ヘッド１１０の動作を制御して被溶接部材２００に対してレーザを照射させて被溶接部材２００が溶融した第１の溶接部２６１を形成する（図４を参照）。そして、溶接部検査手段１３０によって第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在すると判定された場合に、レーザ加工ヘッド１１０の動作を制御して第１の溶接部２６１の周辺部２３５に対してレーザを照射させて被溶接部材２００が溶融した第２の溶接部２６２を形成する（図５を参照）。

上記のレーザ溶接装置１００において、制御部１２０は、レーザ加工ヘッド１１０の動作を制御して第１の溶接部２６１においてポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接させてレーザを照射させる。なお、各図において第１の溶接部２６１を形成するためのレーザの照射を破線で示し、第２の溶接部２６２を形成するためのレーザの照射を一点鎖線で示す。以下、本実施形態について詳述する。

図１、および図２を参照して、レーザ溶接装置１００は、レーザを発振するレーザ発振器１５０と、レーザ加工ヘッド１１０が先端部に配置されたロボットアーム１４０と、を有している。

レーザ発振器１５０は、制御部１２０から送信される制御信号ｓに従って、レーザを発振する。発振したレーザは、光ファイバ１５５を介してレーザ加工ヘッド１１０へ伝送する。

ロボットアーム１４０は、制御部１２０から送信される制御信号ｓに従って、設定された溶接箇所や、その周辺へレーザ加工ヘッド１１０を移動させる。

レーザ加工ヘッド１１０は、光ファイバ１５５から伝送されたレーザを被溶接部材２００に対して集光照射させるための光学レンズ１１１と、レーザの照射位置を調整するための光学ミラー１１２と、を有している。光学レンズ１１１の焦点を調整して被溶接部材２００に付与する熱量を調整したり、光学ミラー１１２によるレーザの反射角度を調整してレーザの照射位置を調整したりすることが可能になっている。

溶接部検査手段１３０は、レーザ照射位置におけるレーザの反射光ｏ１を検知する反射光検知用センサ１３１と、レーザ照射位置におけるプラズマｏ２の発光を検知するプラズマ検知用センサ１３２と、反射光検知用センサ１３１によって検知した反射光ｏ１の周波数特性、およびプラズマ検知用センサ１３２によって検知したプラズマｏ２の発光強度を解析するセンサユニット１３３と、を有している。

反射光検知用センサ１３１と、プラズマ検知用センサ１３２は、レーザ加工ヘッド１１０内に配置している。プラズマ検知用センサ１３２とレーザ照射位置との間には、センサの感度を向上させるための透過レンズ１１３を配置している。

ポロシティの発生の有無の判定には、反射光ｏ１の周波数特性を解析する方法と、プラズマｏ２の発光強度を解析する方法とを併用している。

反射光検知用センサ１３１は、第１の溶接部２６１を形成するために被溶接部材２００に照射したレーザが反射した反射光ｏ１を検知し、その検知した光量に応じた信号強度をセンサユニット１３３に送信する。

センサユニット１３３には、ポロシティ発生時の信号強度の周波数解析結果が予め記憶されている。センサユニット１３３は、記憶したポロシティ発生時の周波数解析結果と、反射光検知用センサ１３１によって取得した反射光ｏ１の信号強度を周波数解析した結果とを比較し、ポロシティ２５５の発生の有無を判定する。

プラズマ検知用センサ１３２は、第１の溶接部２６１を形成するためのレーザを照射した際に、レーザの照射位置近傍で発生したプラズマｏ２の発光を検知し、検知したプラズマｏ２の発光強度をセンサユニット１３３に送信する。

センサユニット１３３は、検知したプラズマｏ２の発光強度に基づいてポロシティ２５５の発生の有無を判定する。センサユニット１３３には、ポロシティが発生した際のプラズマｏ２の発光強度に基づいて設定した閾値を予め記憶させている。センサユニット１３３は、検知したプラズマｏ２の発光強度が設定された閾値を越える場合には、ポロシティ２５５が発生していると判定する。

センサユニット１３３は、反射光ｏ１の信号強度の周波数解析結果に基づいた判定によってポロシティ２５５が発生しているという結果が得られ、さらに、プラズマｏ２の発光強度に基づいた判定によってポロシティ２５５が発生しているという結果が得られた場合には、第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在すると判定し、その判定結果ａを制御部１２０へ送信する。

これに対して、反射光ｏ１の周波数解析結果に基づいた判定によってポロシティ２５５が発生していないという結果が得られた場合や、プラズマｏ２の発光強度に基づいた判定によってポロシティ２５５が発生していないという結果が得られた場合には、第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在しないと判定し、その判定結果ａを制御部１２０へ送信する。

例えば、上記のいずれか一方の判定方法によってポロシティ２５５が発生しているという結果が得られた場合に、第１の溶接部２６１にはポロシティ２５５が存在するとの判定結果を制御部１２０へ送信するようにセンサユニット１３３の動作を設定することも可能である。

反射光検知用センサ１３１、またはプラズマ検知用センサ１３２のいずれか一方を利用し、第１の溶接部２６１におけるポロシティ２５５の存否の判定を行うことも可能である。

制御部１２０は、制御信号ｓを送信し、装置各部の動作を制御する。例えば、ロボットアーム１４０の移動動作や、レーザを照射させるタイミング、センサユニット１３３からの判定結果ａに基づいたレーザの発振など、レーザ溶接に係る各動作を制御する。

制御部１２０は、レーザ溶接作業に際し、被溶接部材２００上に設定された溶接箇所周辺にレーザ加工ヘッド１１０を移動させる。レーザ加工ヘッド１１０からレーザを照射させて、被溶接部材２００が溶融した第１の溶接部２６１を形成する。レーザは、例えば、直線形状の溶接軌跡や、円弧形状の溶接軌跡に沿って照射する（図４、および図６を参照）。

被溶接部材２００にレーザを照射すると、第１の溶接部２６１が形成されるとともに、
レーザの照射軌跡に沿うように皮膜層２３０が蒸発する。

レーザの照射によって付与された熱が被溶接部材２００内を伝わることによって、第１の溶接部２６１から一定の範囲内に存在する皮膜層２３０が蒸発する。第１の溶接部２６１の周辺部２３５には、皮膜層２３０が減少、また除去された部位２４０が発生する。この際、皮膜層２３０の蒸発によって生じた蒸気が第１の溶接部２６１内に取り込まれると、ポロシティ２５５が発生し、被溶接部材２００の溶接強度が低下する。

制御部１２０は、センサユニット１３３から第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在するという判定結果ａが送信された場合には、溶接強度が低下することを防止するために、レーザ加工ヘッド１１０を動作させて第２の溶接部２６２を形成するためのレーザを照射させる（図５を参照）。

制御部１２０は、第１の溶接部２６１が形成された部位の周辺部２３５にレーザを照射して第２の溶接部２６２を形成する。第１の溶接部２６１が形成された部位の周辺部２３５に第２の溶接部２６２を形成することによって、被溶接部材２００における溶接部２６１、２６２の面積が必要以上に大きくなることを防止する。

制御部１２０は、さらに、第１の溶接部２６１においてポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接した部位を含む箇所に第２の溶接部２６２を形成する（図５を参照）。第１の溶接部２６１においてポロシティ２５５が発生した部位２５０は、他の部位に比べて局所的に溶接強度が低下する部位となる。このため、ポロシティ２５５が発生した部位２５０を起点として被溶接部材２００の破断が生じ易くなる。ポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接させて第２の溶接部２６２を形成することによって、溶接強度の低下をより効率的に防止することが可能になる。

直線形状の溶接軌跡に沿ってレーザを照射する場合、第２の溶接部２６２は、第１の溶接部２６１を基準となる中心線とし、中心線を挟むいずれか一方の側に形成する（図５において、第１の溶接部２６１の下側）。

円弧形状の溶接軌跡に沿ってレーザを照射する場合、第２の溶接部２６２は、溶接軌跡の内周側、または外周側のいずれか一方の側に形成する（図６を参照）。

少なくとも一方の側に第２の溶接部２６２を形成することによって、溶接強度の低下を防止することが可能になる。

制御部１２０は、第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在しないという判定結果ａがセンサユニット１３３から送信された場合には、第２の溶接部２６２を形成するためのレーザを照射させることなく、溶接作業を終了する。溶接作業を終了した後、例えば、他の溶接箇所に対して第１の溶接部を形成するためのレーザを照射し、再びレーザ溶接作業を開始する。

次にレーザ溶接方法について説明する。

図３を参照して、レーザ溶接方法は、概説すれば、第１の溶接部材２１０と第２の溶接部材２２０が、皮膜層２３０を介して重ね合わせられた被溶接部材２００に対してレーザを照射し、被溶接部材２００が溶融した第１の溶接部２６１を形成する第１の照射工程（ステップ１１）と、第１の溶接部２６１におけるポロシティ２５５の存否を判定する溶接部検査工程（ステップ１２）と、溶接部検査工程によってポロシティ２５５が存在すると判定された場合に、第１の溶接部２６１の周辺部２３５に対してレーザを照射し、被溶接部材２００が溶融した第２の溶接部２６２を形成する第２の照射工程（ステップ１３）と、を有している。

第２の照射工程（ステップ３）では、第１の溶接部２６１においてポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接させてレーザを照射している。以下、具体的に説明する。

図４（Ａ）および（Ｂ）を参照して、まず、被溶接部材２００に対してレーザを照射し、被溶接部材２００が溶融した第１の溶接部２６１を形成する第１の照射工程（ステップ１１）を行う。レーザは、溶接開始点ｐ１から溶接終了点ｐ２に至る直線形状の溶接軌跡に沿って照射する。

被溶接部材２００を溶融させて第１の溶接部２６１を形成する。この際、レーザの照射によって付与された熱により、皮膜層２３０が蒸発する。被溶接部材２００には、皮膜層２３０が減少、または除去された部位２４０が発生する。

第１の照射工程を実施しつつ、第１の溶接部２６１におけるポロシティ２５５の存否を判定する溶接部検査工程（ステップ１２）を行う。

レーザ照射位置におけるレーザの反射光ｏ１、およびレーザ照射位置近傍で発生したプラズマｏ２の発光を各センサ１３１、１３２がそれぞれ検知し、検知した結果に基づいてセンサユニット１３３が判定を行う。

センサユニット１３３は、判定結果ａを制御部１２０へ送信する。

図５（Ａ）および（Ｂ）を参照して、溶接部検査工程によって、第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在すると判定された場合には、第２の溶接部２６２を形成するためのレーザを照射する第２の照射工程（ステップ１３）を行う。

第１の溶接部２６１が形成された部位の周辺部２３５に第２の溶接部２６２を形成することによって、被溶接部材２００における溶接部２６１、２６２の面積が必要以上に大きくなることを防止する。

さらに、第１の溶接部２６１においてポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接した部位を含む箇所に第２の溶接部２６２を形成することによって、ポロシティ２５５の発生に伴う溶接強度の低下をより効率的に防止する。

ここで、図７には、第１の溶接部にポロシティが発生した場合に、第１の溶接部の周辺部以外の部位に第２の溶接部を形成して溶接強度の低下を防止する対比例を示す。

図７（Ａ）を参照して、対比例にあっては、平板状の第１の溶接部材４１０と、フランジ部４２１を備えた第２の溶接部材４２０とを重ね合わせて被溶接部材４００とし、レーザ溶接を実施する。フランジ部４２１に対してレーザを照射し、フランジ部４２１に第１の溶接部４６１を形成させる。

図７（Ｂ）を参照して、スポット溶接部４６２を形成して溶接強度の低下を防止する場合、溶接部材４１０、４２０をスポット溶接可能な形状に設計する必要がある。

このような場合、例えば、図中矢印方向に広がるような大きな面積を有するフランジ部４２１を設けたり、スポット溶接用の溶接ガンが溶接箇所周辺にアクセス可能となるように被溶接部材４００の形状を設計したりする必要が生じる。被溶接部材４００の形状に制約が課されることによって、溶接作業に要するコストの増加や、溶接作業の煩雑化が招かれる。また、溶接部４６１、４６２が点在するように形成されるため、見かけ上の打点数が増加し、製品として利用した際に外観品質が損なわれるという問題が生じる。

図７（Ｃ）を参照して、第１の溶接部４６１の周辺部以外の部位に線形形状の第２の溶接部４６２を形成した場合にあっても、上記のようなコストの増加や、溶接作業の煩雑化、外観品質の低下などの問題を招く虞がある。

これに対して本実施形態にあっては、第１の溶接部２６１の周辺部２３５に第２の溶接部２６２を形成するため、被溶接部材２００における溶接部２６１、２６２の面積が必要以上に大きくなることを防止できる。被溶接部材２００に第２の溶接部２６２を形成するための部位を余分に設けたり、第２の溶接部２６２を形成することが可能な形状に被溶接部材２００の形状を変更したりする必要がない。このため、第２の溶接部２６２を形成することによって生じ得る作業の煩雑化、および作業コストの増加を防止することが可能になる。さらに、第２の溶接部２６２を形成することによって生じ得る製品の外観品質の低下を防止することが可能になる。

第２の照射工程が終了すると、溶接作業が終了する。

制御部１２０は、第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在しないという判定結果ａがセンサユニット１３３から送信された場合には、第２の照射工程を行うことなく、溶接作業を終了する。

ここで、被溶接部材に対して皮膜層を除去するためのレーザを照射する工程を行った後、溶接部を形成するためのレーザを照射する工程を行うことによって、溶接部にポロシティが発生することを防止する従来技術が存在する。このような従来技術にあっては、溶接部にポロシティが発生することを防止することはできる。しかしながら、溶接部にポロシティが発生しておらず、被溶接部材の溶接強度が低下していないような場合であっても、皮膜層を除去するためのレーザを照射する工程と、溶接部を形成するためのレーザを照射する工程とを実施する必要がある。複数の溶接打点に対してレーザを照射するレーザ溶接に適用した場合にあっては、溶接作業の作業遅延やレーザの発振に伴う作業コストの増加を招くという問題がある。

これに対して本実施形態にあっては、第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在していないと判定した場合には、第２の溶接部２６２を形成することなく溶接作業を終了する。このため、複数の溶接打点に対してレーザを照射して溶接を行うレーザ溶接に適用した場合であっても、ポロシティの発生に伴う溶接強度の低下を防止することが可能になるとともに、溶接強度の低下を防止する作業によって生じ得る作業遅延や作業コストの増加を防止することが可能になる。

図６（Ａ）および（Ｂ）を参照して、例えば、円弧形状の溶接軌跡に沿ってレーザを照射するレーザ溶接に適用した場合であっても、溶接作業の作業遅延やレーザの発振に伴う作業コストの増加を防止しつつ、ポロシティ２５５の発生に伴う溶接強度の低下を防止することが可能である。

以上説明したように、本実施形態のレーザ溶接装置１００、およびレーザ溶接方法によれば、第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が発生していないと判定された場合には、第２の溶接部２６２を形成することなく溶接作業を終了する。このため、複数の溶接打点に対してレーザを照射して溶接を行うレーザ溶接に適用した場合であっても、ポロシティ２５５の発生に伴う溶接強度の低下を防止することができるとともに、溶接強度の低下を防止する作業によって生じ得る作業遅延や作業コストの増加を防止することができる。

第１の溶接部２６１の周辺部２３５に第２の溶接部２６２を形成するため、被溶接部材２００に第２の溶接部２６２を形成するための部位を余分に設けたり、第２の溶接部２６２を形成することが可能な形状に被溶接部材２００の形状を変更したりする必要がないため、作業の煩雑化、および作業コストの増加を防止することができる。さらに、第２の溶接部２６２を形成することによって生じ得る製品の外観品質の低下を防止することができる。

ポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接させて第２の溶接部２６２を形成することによって、溶接強度の低下をより効率的に防止することができる。

上述した実施形態にあっては、ポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接した箇所のみに第２の溶接部２６２を形成しているが、少なくとも、ポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接した箇所を含むように第２の溶接部２６２を形成することによって、溶接強度の低下を効率的に防止する効果を得ることができる。例えば、第１の溶接部２６１に隣接させて溶接軌跡の全体に沿った連続した形状に第２の溶接部を形成したり、第１の溶接部２６１の周辺部２３５に断続的にレーザを照射して第２の溶接部を形成したりすることも可能である。その他、ポロシティ２５５の発生に伴う溶接強度の低下を防止し得る範囲内において適宜変更することが可能である。

（変形例１）
図８を参照して、本変形例にあっては、第２の照射工程（ステップ１３）は、第１の照射工程（ステップ１１）によって皮膜層２３０が他の部位よりも減少した部位２４０にレーザを照射する。さらに、第２の照射工程（ステップ１３）は、第１の照射工程（ステップ１１）によって皮膜層２３０が蒸発して除去された後に実施する。前述した実施形態と同様の装置構成、および溶接工程については、その説明を一部省略する。

ポロシティ２５５の発生に伴う溶接強度の低下を防止するために、第２の照射工程を実施すると、第２の照射工程によって形成された第２の溶接部２６２にポロシティがさらに発生する虞がある。

そこで、本変形にあっては、第１の照射工程によって皮膜層２３０が減少した部位２４０に選択的にレーザを照射して第２の溶接部２６２を形成し、第２の溶接部２６２を形成する際にポロシティ２５５が発生することを防止する。

さらに、第２の照射工程は、第１の照射工程によって皮膜層２３０が蒸発し、除去された後に実施する。第１の照射工程で付与された熱が皮膜層２３０に十分に伝わり、皮膜層２３０が蒸発して除去された後に第２の照射工程を実施することによって、ポロシティ２５５が発生することをより確実に防止することが可能になる。

なお、前述した実施形態にあっては、ポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接した箇所に第２の溶接部２６２を形成している。結果的に皮膜層２３０が減少した部位２４０に対してレーザを照射するため、第２の溶接部２６２にポロシティが発生することを防止する効果を得ることが可能になっている。

上述した本変形例によれば、第１の照射工程によって皮膜層２３０が減少した部位に選択的にレーザを照射して第２の溶接部２６２を形成するため、第２の溶接部２６２を形成する際にポロシティ２５５が発生することを防止することができる。

第２の照射工程は、第１の照射工程によって皮膜層２３０が蒸発して除去された後に実施するため、第２の溶接部２６２を形成する際にポロシティ２５５が発生することをより確実に防止することができる。

例えば、円弧形状やその他の溶接軌跡に沿って第１の溶接部２６１を形成するレーザ溶接に適用することも可能である。

第２の照射工程において、少なくとも皮膜層２３０が減少した部位２４０に対してレーザを照射することによって、第２の溶接部２６２にポロシティ２５２が発生することを防止する効果を得ることが可能である。上述したように、皮膜層２３０の蒸発による除去を待って第２の照射工程を実施することによって、ポロシティ２５５の発生をより確実に防止することが可能になる。

（変形例２）
図９（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本変形例のレーザ溶接方法にあっては、第１の照射工程（ステップ１１）によって、複数の第１の溶接部２７０を形成する。第２の照射工程（ステップ１３）は、ポロシティ２５５の存否の判定がなされた第１の溶接部２７０ａから第１の溶接部２７０ｄの順に実施する。

第２の溶接部２６２は、第１の溶接部材２１０においてポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接させて形成している。前述した実施形態および変形例と同様の装置構成、およびレーザ溶接工程については、その説明を一部省略する。

第２の照射工程の際にポロシティ２５５が発生することを確実に防止するためには、第１の照射工程を実施した後、第２の照射工程を開始するまでの間に、皮膜層２３０が蒸発するまでの待機時間を設けることが望ましい。しかしながら、皮膜層２３０が蒸発するのを待ってから第２の照射工程を実施すると、作業効率の低下が生じ得る。

そこで、本変形例にあっては、複数の第１の溶接部２７０を形成し、その複数の第１の溶接部２７０のうち、ポロシティ２５５の発生の存否が判定された第１の溶接部２７０から順に第２の照射工程を実施することによって、作業効率が低下することを防止する。

図９（Ａ）を参照して、被溶接部材２００の所定の箇所に複数の第１の溶接部２７０を形成する第１の照射工程（ステップ１１）を行う。第１の溶接部２７０ａから第１の溶接部２７０ｄの順に形成する。

第１の照射工程を実施しつつ、ポロシティ２５５の発生の有無を判定する溶接部検査工程（ステップ１２）を行う。溶接部検査工程は、第１の照射工程と同時に実施するため、第１の溶接部２７０ａから第１の溶接部２７０ｄの順にポロシティ２５５の存否を判定することになる。

図９（Ｂ）を参照して、複数の第１の溶接部２７０内にポロシティ２５５が発生した第１の溶接部２７０ａ〜２７０ｄが存在する場合には、その第１の溶接部２７０ａ〜２７０ｄを対象にして第２の照射工程を行う。

図示されるように、複数の第１の溶接部２７０のうち、一の第１の溶接部２７０ａ、と他の第１の溶接部２７０ｄにポロシティ２５５が発生していると判定された場合には、ポロシティ２５５の存否が先に判定された一の第１の溶接部２７０ａから順に第２の照射工程を実施する。

第１の照射工程を実施した後、第２の照射工程を実施するまでの間に、一の第１の溶接部２７０ａの周辺に位置する皮膜層２３０は、蒸発して減少、または除去されることになる。このため、第１の照射工程の後、第２の照射工程を実施するまでの間に皮膜層２３０が蒸発するのを待つ必要がない。

さらに、本来ならば溶接作業を中断せざる得ない間に、複数の第１の溶接部２７０を形成することが可能になる。このため、皮膜層２３０が減少、または除去された第１の溶接部２６１に対して第２の照射工程を実施する場合であっても、溶接作業の作業効率の低下が生じることを防止することが可能になる。

上述した本変形例によれば、複数の第１の溶接部２７０を形成し、その複数の第１の溶接部２７０のうち、ポロシティ２５５の発生の存否が判定された順に第２の照射工程を実施する。このため、作業の中断が必要となる待機時間が発生することを防止し、作業効率を向上させることができる。

第１の溶接部の数や、溶接軌跡等は、図示されたものに限定されず、適宜変更することが可能である。

（変形例３）
図１０を参照して、本変形例にあっては、ポロシティ２５５が存在すると判定された場合に、第２の照射工程（ステップ１３）において、さらにレーザを照射し、第３の溶接部２６３を形成させる。第３の溶接部２６３を形成するためのレーザの照射を図中二点鎖線で示す。

第２の溶接部２６２、および第３の溶接部２６３は、第１の溶接部材２１０においてポロシティ２５５が発生した部位２５０に隣接させて形成している。前述した実施形態および変形例と同様の装置構成、およびレーザ溶接工程については、その説明を一部省略する。

図１０（Ａ）、および（Ｂ）を参照して、溶接部検査工程によって第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が存在すると判定された場合、第２の照射工程を実施し、第２の溶接部２６２を形成する。第２の照射工程（ステップ１３）では、さらにレーザを照射し、第３の溶接部２６３を形成させる。

第１の溶接部２６１にポロシティ２５５が発生することによって生じる溶接強度の低下を、第２の溶接部２６２、および第３の溶接部２６３によって防止するとともに、被溶接部材２００の溶接強度をより向上させることが可能になる。

上述した本変形例によれば、第２の照射工程において、第２の溶接部２６２と、第３の溶接部２６３を形成するため、被溶接部材２００の溶接強度をより向上させることができる。

溶接軌跡等は、図示されたものに限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、円弧形状の溶接軌跡に沿って第１の溶接部２６１を形成した場合には、その外周側および内周側にそれぞれ、第２の溶接部２６２、第３の溶接部２６３を形成することになる。

本変形例にあっても、第１の溶接部２６１において皮膜層２３０が減少、または除去された部位２４０に対してレーザを照射することによって、第２の溶接部２６２、および第３の溶接部２６３にポロシティ２５５が発生することを防止することが可能である。

以下、レーザ溶接された被溶接部材２００に対して引張力が付与されることを考慮し、引張力に起因する被溶接部材２００の破断を防止し得る好適なレーザ溶接方法を適用例によって説明する。

（適用例１）
図１１を参照して、半円形状や円弧形状の溶接軌跡に沿って第１の溶接部２６１を形成した場合において、第１の溶接部材２１０、および第２の溶接部材２２０に対して互いに離反する方向に引張力ｆ１、ｆ２を付与すると、第１の溶接部２６１の外周側に引張応力が集中することになる。第２の溶接部２６２を、第１の溶接部２６１の外周側に形成することによって、引張力ｆ１、ｆ２による破断を効果的に防止することが可能になる。

（適用例２）
平板形状の被溶接部材２００の中心部に線形形状の第１の溶接部２６１を形成し、第１の溶接部材２１０と第２の溶接部材２２０に対して互いに離反する方向に引張力ｆ１、ｆ２が付与されるような場合には、前述した変形例３に示すように、第３の溶接部２６３を形成させることが望ましい（図１０を参照）。引張力ｆ１、ｆ２による破断を効果的に防止することが可能になる。

（適用例３）
図１２（Ａ）および（Ｂ）を参照して、薄板状の第１の溶接部材２１０と、第１の溶接部材２１０よりも大きな厚さ寸法を有する第２の溶接部材２２０を被溶接部材２００とする。第１の溶接部材２１０の一側の端部が第２の溶接部材２２０に重ならないようにして、第２の溶接部材２２０上に配置する。この状態でレーザを照射し、第１の溶接部２６１を形成する。第１の溶接部２６１は、第１の溶接部材２１０の中心位置から図１２（Ａ）中下側にずらして形成する。

溶接された第１の溶接部材２１０および第２の溶接部材２２０に対して、互いに離反する方向に引張り力ｆ１、ｆ２を付与する。この場合、第１の溶接部材２１０に付与される引張力ｆ１の上流側で破断が生じ易くなる。

図１３（Ａ）を参照して、第２の溶接部２６２を、第１の溶接部材２１０に付与される引張力ｆ１の下流側に形成すると、上流側での破断を効果的に防止することができず、より小さな引張力ｆ１、ｆ２で被溶接部材２００の破断が生じることになる。

図１３（Ｂ）を参照して、これに対して、第２の溶接部２６２を、第１の溶接部材２１０側に付与される引張力ｆ１の上流側に形成すると、引張り力ｆ１、ｆ２による被溶接部材２００の破断を効果的に防止することが可能になる。

上述したように、異なる厚さ寸法を有する溶接部材の組み合わせや、溶接部材同士の配置方法、引張り力を付与する方向などを考慮し、第２の溶接部の形成位置を適宜選択することによって、溶接後に破断が生じることをより効果的に防止することが可能になる。

引張り力が付与される上流側と、下流側のいずれに第２の溶接部を形成させるかの判断や、第３の溶接部を形成するか否かの判断を、被溶接部材を製品（例えば、自動車パネル等）に適用したシミュレーションの解析結果（第１の溶接部の両端に付与される引張力の差や、その絶対値等）に基づいて行うことも可能である。溶接後に生じ得る被溶接部材の破断を好適に防止することが可能になる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜改変することができる。

溶接部材の形状や、材質等は、実施形態において説明されたものに限定されず適宜変更することが可能である。皮膜層は、重ね合わせる溶接部材のいずれか一方に形成されており、溶接部材を重ね合わせることによって溶接部材間に配置される限りにおいて、その材質や厚さ寸法等を適宜変更することが可能である。

１００ レーザ溶接装置、
１１０ レーザ加工ヘッド、
１１１ 光学レンズ、
１１２ 光学ミラー、
１１３ 透過用レンズ、
１２０ 制御部、
１３０ 溶接部検査手段、
１３１ 反射光検知用センサ、
１３２ プラズマ検知用センサ、
１３３ センサユニット、
１４０ ロボットアーム、
１５０ レーザ発振器、
１５５ 光ファイバ、
２００ 被溶接部材、
２１０ 第１の溶接部材、
２２０ 第２の溶接部材、
２３０ 皮膜層、
２３５ 第１の溶接部の周辺部、
２４０ 皮膜層が減少した部位、
２５０ ポロシティが発生した部位、
２５５ ポロシティ、
２６１ 第１の溶接部、
２６２ 第２の溶接部、
２６３ 第３の溶接部、
２７０ 複数の第１の溶接部、
ｐ１ 溶接開始点、
ｐ２ 溶接終了点、
ｓ 制御信号、
ａ 判定結果、
ｆ１、ｆ２ 引張力。

Claims (8)

1. 第１と第２の溶接部材が、少なくとも一方の溶接部材に形成された皮膜層を介して重ね合わせられた被溶接部材に対してレーザを照射し、前記被溶接部材が溶融した第１の溶接部を形成する第１の照射工程と、
   前記第１の溶接部におけるポロシティの存否を判定する溶接部検査工程と、
   前記溶接部検査工程によって前記ポロシティが存在すると判定された場合に、前記第１の溶接部の周辺部に対してレーザを照射し、前記被溶接部材が溶融した第２の溶接部を形成する第２の照射工程と、を有するレーザ溶接方法。
2. 前記第２の照射工程は、前記第１の溶接部において前記ポロシティが発生した部位に隣接させてレーザを照射する、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
3. 前記第２の照射工程は、前記第１の照射工程によって前記皮膜層が他の部位よりも減少した部位にレーザを照射する、請求項１または請求項２に記載のレーザ溶接方法。
4. 前記第２の照射工程は、前記第１の照射工程によって前記皮膜層が蒸発して除去された後に実施する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ溶接方法。
5. 前記第１の照射工程は、複数の前記第１の溶接部を形成し、
   前記第２の照射工程は、前記ポロシティの存否の判定がなされた順に前記第１の溶接部に対して実施する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ溶接方法。
6. 第１と第２の溶接部材が、少なくとも一方の溶接部材に形成された皮膜層を介して重ね合わせられた被溶接部材を溶接するレーザ溶接装置であって、
   前記被溶接部材を溶融させて溶接部を形成するためのレーザを照射するレーザ加工ヘッドと、
   前記溶接部におけるポロシティの存否を判定する溶接部検査手段と、
   前記レーザ加工ヘッドの動作を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記レーザ加工ヘッドの動作を制御して前記被溶接部材に対してレーザを照射させて前記被溶接部材が溶融した第１の溶接部を形成し、前記溶接部検査手段によって前記第１の溶接部に前記ポロシティが存在すると判定された場合に、前記レーザ加工ヘッドの動作を制御して前記第１の溶接部の周辺部に対してレーザを照射させて前記被溶接部材が溶融した第２の溶接部を形成する、レーザ溶接装置。
7. 前記制御部は、前記レーザ加工ヘッドの動作を制御して前記第１の溶接部において前記ポロシティが発生した部位に隣接させてレーザを照射させる、請求項６に記載のレーザ溶接装置。
8. 前記制御部は、前記レーザ加工ヘッドの動作を制御して前記第１の溶接部の形成によって前記皮膜層が他の部位よりも減少した部位に前記第２の溶接部が形成されるようにレーザを照射させる、請求項６または請求項７に記載のレーザ溶接装置。

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