JP2015199110A - Laser weld method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an effective technique capable of surely jointing weld objects by laser weld, even when there is a gap between the metal weld objects.SOLUTION: The laser weld method of the invention is configured so that: in a state that a plate W2 being a second weld object is disposed on a lower side of a plate W1 being a first weld object, with a gap 102, laser beam Lb is radiated from an upper position of the plate W1 toward a weld scheduled area 101 over the plate W1 and the plate W2 sandwiching the gap 102, for jointing the plate W1 and the plate W2.

Description

本発明は、金属製の板材同士をレーザ溶接によって接合するためのレーザ溶接技術に関する。   The present invention relates to a laser welding technique for joining metal plate materials together by laser welding.

従来、金属製の板材同士を重ねてレーザ溶接によって接合するための技術が種々提案されている。特許文献1には、レーザ溶接方法において、互いに接合される2つの金属板のうちレーザ照射側の金属板の上面に別の金属板を置き、レーザ照射時にこの別の金属も合わせて溶融させるための技術が開示されている。これにより、2つの金属板の隙間が大きい場合であっても、当該隙間を埋めるのに十分な溶融金属を確保することが可能になる。特許文献2には、不規則な寸法の隙間を有する金属製の薄板同士を重ね継手溶接する方法において、レーザ溶接を2回に分けて実施し、1回目のレーザ溶接時にレーザの照射をデフォーカス状態で行うことによって2回目のレーザ溶接前に板隙間寸法のバラツキを低減するための技術が開示されている。特許文献3,4にはいずれも、板材同士を隙間の無い状態で重ね隅肉継手溶接するとともに、接合部分の形状を滑らかにすることによって応力集中を緩和するための技術が開示されている。   Conventionally, various techniques for overlapping metal plate materials and joining them by laser welding have been proposed. In Patent Document 1, in the laser welding method, another metal plate is placed on the upper surface of the metal plate on the laser irradiation side among the two metal plates to be joined to each other, and the other metal is also melted together at the time of laser irradiation. The technology is disclosed. Thereby, even when the gap between the two metal plates is large, it is possible to ensure sufficient molten metal to fill the gap. In Patent Document 2, in a method of lap joint welding metal thin plates having gaps of irregular dimensions, laser welding is performed twice, and laser irradiation is defocused during the first laser welding. A technique for reducing the variation in the plate gap dimension before the second laser welding is disclosed. Patent Documents 3 and 4 each disclose a technique for relieving stress concentration by laminating fillet joints in a state where there is no gap between them and smoothing the shape of the joint portion.

特開平6−297171号公報JP-A-6-297171 特開2010−23047号公報JP 2010-23047 A 特開2004−148333号公報JP 2004-148333 A 実開昭60−60175号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-60175

(発明が解決しようとする課題) (Problems to be solved by the invention)

ところで、上記特許文献1〜4に開示のレーザ溶接は、アーク溶接に比べてエネルギー密度が高く、高速且つ低歪みで精密な溶接が可能になるため有利である。一方で、溶接時の加工精度を高める目的や、亜鉛メッキ鋼板などの板材において溶接時に生じるメッキ蒸気の逃げ道を確保する目的では、板材同士の間に隙間を積極的に設けるのが一般的である。この場合、隙間が大き過ぎると当該隙間を埋めるための溶融金属が不足するため、特許文献3,4に開示のような隅肉継手溶接をレーザ溶接によって行うのが難しくなる。従って、このような隅肉継手溶接を行う際に、本来はレーザ溶接の利点を活かしたいという要請があるにも関わらず、板材同士の間に積極的に隙間を設ける必要があるという理由によって、レーザ溶接に代えてアーク溶接を使わざるを得なかった。   By the way, the laser welding disclosed in Patent Documents 1 to 4 is advantageous because the energy density is higher than that of arc welding and precise welding can be performed at high speed and with low distortion. On the other hand, for the purpose of increasing the processing accuracy during welding and for the purpose of ensuring the escape path of plating vapor generated during welding in a plate material such as a galvanized steel plate, it is common to positively provide a gap between the plate materials. . In this case, if the gap is too large, the molten metal for filling the gap is insufficient, and it becomes difficult to perform fillet joint welding as disclosed in Patent Documents 3 and 4 by laser welding. Therefore, when performing such fillet joint welding, it is necessary to positively provide a gap between the plate materials despite the need to originally utilize the advantages of laser welding, Instead of laser welding, arc welding had to be used.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の1つは、金属製の溶接対象物同士の間に隙間がある場合でも溶接対象物同士をレーザ溶接によって確実に接合するのに有効な技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and one of its purposes is to reliably join the welding objects by laser welding even when there is a gap between the metal welding objects. It is to provide effective technology.

(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するため、本発明に係るレーザ溶接方法は、金属製の溶接対象物同士をレーザ溶接によって接合するための方法である。このレーザ溶接方法では、第1の溶接対象物の下方に隙間を隔てて第2の溶接対象物が配置された状態で、第1の溶接対象物よりも上方位置から隙間を挟んで第1の溶接対象物及び第2の溶接対象物の双方にわたる溶接予定領域に向けてレーザ光を照射することにより第1の溶接対象物と第2の溶接対象物とを接合する。この場合、第1の溶接対象物及び第2の溶接対象物のそれぞれの溶融金属が隙間に入り込んで固化することによって隙間を塞ぐような溶接継手が形成される。その結果、アーク溶接に比べてエネルギー密度が高く、高速且つ低歪みで精密な溶接が可能なレーザ溶接を用いることによって、第1の溶接対象物と第2の溶接対象物との間に隙間を設ける必要がある場合でも、溶接対象物同士をレーザ溶接によって確実に接合することが可能になる。
(Means for solving the problem)
In order to achieve the above object, the laser welding method according to the present invention is a method for joining metal objects to be welded together by laser welding. In this laser welding method, the first welding object is placed in a state where the second welding object is disposed below the first welding object with a gap therebetween, and the first welding object is sandwiched from above the first welding object. The first welding object and the second welding object are joined by irradiating the laser beam toward the welding planned area over both the welding object and the second welding object. In this case, a weld joint is formed in which the molten metal of each of the first welding object and the second welding object enters the gap and solidifies to close the gap. As a result, a gap is formed between the first welding object and the second welding object by using laser welding, which has a higher energy density than arc welding and enables high-speed, low distortion and precise welding. Even when it is necessary to provide, it is possible to reliably join the welding objects by laser welding.

上記のレーザ溶接方法では、溶接予定領域に第1の溶接対象物と第2の溶接対象物とを接合する溶接継手が形成された状態で、溶接継手が隙間に面する第1対向面と第1の溶接対象物及び第2の溶接対象物のうち相対的に強度の低い方の低強度溶接対象物が隙間に面する第2対向面とのなす角度が鈍角となるようにレーザ溶接条件を設定するのが好ましい。この場合、レーザ溶接条件として、典型的にはレーザ光のレーザ照射強度、溶接速度、溶接位置(レーザ光の照射位置)等が挙げられる。第1対向面と第2対向面とのなす角度が鈍角になることにより、溶接継手と強度の低い方の低強度溶接対象物との境界部分に生じる応力集中が緩和されるため当該境界部分の疲労強度を向上させることができる。   In the laser welding method described above, the welded joint that joins the first welded object and the second welded object is formed in the planned welding region, and the first opposed surface that faces the gap and the first opposed surface The laser welding conditions are set so that the angle formed by the second low-strength welding object having a relatively lower strength between the first welding object and the second welding object and the second facing surface facing the gap is an obtuse angle. It is preferable to set. In this case, laser welding conditions typically include laser irradiation intensity of laser light, welding speed, welding position (laser light irradiation position), and the like. Since the angle formed by the first facing surface and the second facing surface becomes an obtuse angle, stress concentration generated at the boundary portion between the weld joint and the low-strength welding object having a lower strength is alleviated, so that the boundary portion The fatigue strength can be improved.

上記のレーザ溶接方法では、第1の溶接対象物及び第2の溶接対象物はいずれも、隙間を挟んで互いに板厚方向について重ねられる金属板材であり、溶接予定領域のうち隙間の板隙間寸法と第1の溶接対象物の板側面の位置との少なくとも一方の情報に基づいてレーザ溶接条件を設定するのが好ましい。この場合、例えば隙間の板隙間寸法に基づいてレーザ光のレーザ照射強度を変更したり、第1の溶接対象物の板側面の位置に基づいて溶接位置(レーザ光の照射位置)を変更したりすることができる。これにより、隙間の板隙間寸法や第1の溶接対象物の板側面の位置や形状に応じた最適な条件下でレーザ溶接を行うことが可能になる。   In the above laser welding method, the first welding object and the second welding object are both metal plate materials that are stacked in the thickness direction with a gap therebetween, and the plate gap dimension of the gap in the planned welding region. It is preferable to set the laser welding conditions based on at least one of information on the position of the plate side surface of the first welding object. In this case, for example, the laser irradiation intensity of the laser light is changed based on the plate gap dimension of the gap, or the welding position (laser light irradiation position) is changed based on the position of the plate side surface of the first welding object. can do. Thereby, it becomes possible to perform laser welding under optimum conditions according to the plate gap size of the gap and the position and shape of the plate side surface of the first welding object.

上記のレーザ溶接方法では、第1の溶接対象物よりも上方位置から板厚方向と交差する斜め方向にレーザ光を照射し、且つ第1の溶接対象物の単位面積あたりの入熱量が第2の溶接対象物の単位面積あたりの入熱量を上回るように当該レーザ光のビームプロファイルを制御するのが好ましい。第1の溶接対象物よりも上方位置から斜め方向にレーザ光を照射する場合、第1の溶接対象物に対しては、板隙間寸法に応じた溶融金属量が確保できるような入熱分布が適用され、第2の溶接対象物に対しては、第1の溶接対象物の溶融金属との間でブリッジを形成する程度に溶接対象物を溶融させ、且つ溶接対象物自体に穴あきを生じさせないような入熱分布が適用される。これにより、第1の溶接対象物及び第2の溶接対象物のそれぞれに必要な入熱量を適正に供給することができる。   In the above laser welding method, laser light is irradiated in an oblique direction intersecting the plate thickness direction from a position higher than the first welding object, and the heat input amount per unit area of the first welding object is the second. It is preferable to control the beam profile of the laser beam so as to exceed the heat input per unit area of the welding object. When laser light is irradiated obliquely from a position above the first welding object, the heat input distribution is such that a molten metal amount corresponding to the plate gap dimension can be secured for the first welding object. Applied to the second welding object, the welding object is melted to such an extent that a bridge is formed with the molten metal of the first welding object, and the welding object itself is perforated. A heat input distribution is applied so as not to cause the heat input. Thereby, the amount of heat input required for each of the first welding object and the second welding object can be appropriately supplied.

上記のレーザ溶接方法では、第1の溶接対象物の板側面は、当該第1の溶接対象物の板端面、或いは当該第1の溶接対象物の板厚方向に貫通状に形成された開口部の開口内壁面であるのが好ましい。第1の溶接対象物の板側面が板端面である場合、溶接予定領域に含まれるこの板端面の位置情報を用いてレーザ溶接条件が設定される。これに対して、第1の溶接対象物の板側面が開口内壁面である場合、溶接予定領域に含まれるこの開口内壁面の位置情報を用いてレーザ溶接条件が設定される。これにより、上記のレーザ溶接処理を少なくとも2つの溶接態様に効果的に適用することができる。   In the laser welding method described above, the plate side surface of the first welding object is an opening formed in a plate end surface of the first welding object or a penetrating shape in the plate thickness direction of the first welding object. The inner wall surface of the opening is preferable. When the plate side surface of the first welding object is the plate end surface, the laser welding conditions are set using the position information of the plate end surface included in the planned welding region. On the other hand, when the plate side surface of the first welding object is the inner wall surface of the opening, the laser welding conditions are set using the position information of the inner wall surface of the opening included in the planned welding area. Thereby, the above laser welding process can be effectively applied to at least two welding modes.

以上のように、本発明によれば、金属製の溶接対象物同士の間に隙間がある場合でも溶接対象物同士をレーザ溶接によって確実に接合することが可能になった。   As described above, according to the present invention, even when there is a gap between metal welding objects, the welding objects can be reliably joined by laser welding.

図1は、本実施の形態のレーザ溶接システム100のシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of a laser welding system 100 according to the present embodiment. 図2は、レーザ溶接処理のフローチャートを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of the laser welding process. 図3は、図2中のステップS101〜ステップS103までに対応する処理の様子を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a process corresponding to steps S101 to S103 in FIG. 図4は、図2中のステップS104に対応する処理の様子を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a process corresponding to step S104 in FIG. 図5は、本実施の形態のレーザ溶接処理の評価結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an evaluation result of the laser welding process of the present embodiment. 図6は、本実施の形態の溶接継手Bの特徴を比較例とともに示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the welded joint B of the present embodiment together with a comparative example. 図7は、本実施の形態のレーザ溶接処理の評価結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an evaluation result of the laser welding process of the present embodiment. 図8は、本実施の形態のレーザ溶接処理におけるレーザ光LbのビームプロファイルBPを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a beam profile BP of the laser beam Lb in the laser welding process of the present embodiment. 図9は、図8に示すビームプロファイルBPを実現するための手法について説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a method for realizing the beam profile BP shown in FIG. 図10は、図9に示す形態の変更例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the form shown in FIG. 図11は、第1の溶接態様を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a first welding mode. 図12は、第2の溶接態様を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a second welding mode.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に示すように、本実施の形態のレーザ溶接システム100は、いずれも金属製の第1の板材W1(レーザ照射側に位置する上側の金属板材)と第2の板材W2(上側の板材のレーザ照射側とは反対側に位置する下側の金属板材)とをレーザ溶接で互いに接合するためのシステムである。この場合、2つの板材W1,W2は、第1方向X及び第2方向Yによって規定される平面上に延在し、且つ板厚方向である第3方向Zについて互いに重ねられて接合される。ここでいう第1の板材W1及び第2の板材W2がそれぞれ、本発明の「第1の溶接対象物(金属板材)」及び「第2の溶接対象物(金属板材)」に相当する。   As shown in FIG. 1, the laser welding system 100 of the present embodiment includes a first metal plate W1 (upper metal plate located on the laser irradiation side) and a second plate W2 (upper plate). And a lower metal plate located on the opposite side of the laser irradiation side) to each other by laser welding. In this case, the two plate members W1 and W2 extend on a plane defined by the first direction X and the second direction Y, and are overlapped and joined to each other in the third direction Z which is the plate thickness direction. The first plate material W1 and the second plate material W2 here correspond to the “first welding object (metal plate material)” and the “second welding object (metal plate material)” of the present invention, respectively.

本実施の形態では、第1の板材W1及び第2の板材W2はともに亜鉛メッキ鋼板によって構成されている。このため、レーザ溶接時に生じるメッキ蒸気の逃げ道を確保する目的で、第1の板材W1の下方に第2の板材W2が重ねられた状態で、第1の板材W1と第2の板材W2との間に所定の板隙間寸法dの隙間102が設けられている。この場合、隙間102の板隙間寸法dが大きくなり過ぎると溶接不良が生じ易くなるため、隙間102の板隙間寸法dの管理が重要である。そこで、本実施の形態のレーザ溶接システム100は、この板隙間寸法dを管理しつつレーザ溶接についての溶接品質を向上させる機能を果たす。   In the present embodiment, both the first plate material W1 and the second plate material W2 are made of galvanized steel plates. For this reason, in order to ensure the escape path of the plating vapor generated at the time of laser welding, the first plate member W1 and the second plate member W2 are in a state where the second plate member W2 is stacked below the first plate member W1. A gap 102 having a predetermined plate gap dimension d is provided therebetween. In this case, if the plate gap dimension d of the gap 102 becomes too large, poor welding is likely to occur. Therefore, management of the plate gap dimension d of the gap 102 is important. Therefore, the laser welding system 100 of the present embodiment fulfills a function of improving the welding quality for laser welding while managing the plate gap dimension d.

このレーザ溶接システム100は、レーザ変位計110、レーザ発振器120、レーザ溶接ヘッド130及び制御装置140を備えている。このレーザ溶接システム100は、第1の板材W1と第2の板材W2とをレーザ溶接によって互いに接合するためのレーザ溶接処理に使用される。   The laser welding system 100 includes a laser displacement meter 110, a laser oscillator 120, a laser welding head 130, and a control device 140. This laser welding system 100 is used in a laser welding process for joining the first plate member W1 and the second plate member W2 to each other by laser welding.

レーザ変位計110は、レーザ溶接前の溶接予定領域101についての情報(第1の板材W1と第2の板材W2との隙間102の板隙間寸法d、及び第1の板材W1の板端面W1bの位置(以下、「板端面位置Pa」ともいう))を測定する測定機としての機能を果たす。第1の板材W1の板端面W1bは、第1の板材W1の上面W1aと交差する方向に延在する、第1の板材W1の板側面でもある。レーザ変位計110は、光源からのレーザ光Laが測定対象物にて反射された反射光をイメージセンサ(半導体素子)で受光する既知のセンサを用いて構成されている。この場合、レーザ変位計110は、図1中の第1方向Xについての線状トレースによって、板隙間寸法d及び板端面位置Paを精度良く測定することができる。このレーザ変位計110は、制御装置140と電気的に接続されており、板隙間寸法d及び第1の板材W1の位置ずれを示す測定情報D1が制御装置140に伝送される。   The laser displacement meter 110 includes information on the planned welding region 101 before laser welding (the plate gap dimension d of the gap 102 between the first plate member W1 and the second plate member W2, and the plate end surface W1b of the first plate member W1. It functions as a measuring instrument for measuring the position (hereinafter also referred to as “plate end surface position Pa”). The plate end surface W1b of the first plate member W1 is also a plate side surface of the first plate member W1 extending in a direction intersecting with the upper surface W1a of the first plate member W1. The laser displacement meter 110 is configured by using a known sensor that receives, with an image sensor (semiconductor element), reflected light obtained by reflecting a laser beam La from a light source on a measurement object. In this case, the laser displacement meter 110 can accurately measure the plate gap dimension d and the plate end surface position Pa by a linear trace in the first direction X in FIG. The laser displacement meter 110 is electrically connected to the control device 140, and measurement information D1 indicating the plate gap dimension d and the positional deviation of the first plate material W1 is transmitted to the control device 140.

レーザ発振器120は、レーザを発生する機能を果たす既知の装置である。このレーザ発振器120で発生したレーザ光Lbは、増幅媒体としてのレーザ伝送ファイバー121を通じてレーザ溶接ヘッド130から出力される。このレーザ発振器120は、レーザ溶接ヘッド130とともに、レーザ光Lbを照射するための実質的なレーザ溶接装置を構成している。レーザ溶接ヘッド130は、典型的には、1個以上のミラーを使用してレーザ光を走査させる既知のガルバノスキャナを用いて構成される。このレーザ溶接ヘッド130は、第1の板材W1及び第2の板材W2が重ねられた状態で、隙間102を挟んで第1の板材W1及び第2の板材W2の双方にわたる所望の溶接予定領域101に向けて第1の板材W1よりも上方位置から板厚方向と交差する斜め方向にレーザ光Lbを照射するように構成されている。   Laser oscillator 120 is a known device that performs the function of generating a laser. The laser beam Lb generated by the laser oscillator 120 is output from the laser welding head 130 through a laser transmission fiber 121 as an amplification medium. The laser oscillator 120 constitutes a substantial laser welding apparatus for irradiating the laser beam Lb together with the laser welding head 130. The laser welding head 130 is typically configured using a known galvano scanner that scans the laser light using one or more mirrors. This laser welding head 130 is in a state where the first plate material W1 and the second plate material W2 are overlapped, and a desired welding planned region 101 over both the first plate material W1 and the second plate material W2 with the gap 102 interposed therebetween. The laser beam Lb is irradiated in an oblique direction intersecting the plate thickness direction from a position higher than the first plate material W1 toward the surface.

制御装置140は、レーザ変位計110から伝送された測定情報D1に基づいてレーザ発振器120及びレーザ溶接ヘッド130のそれぞれに対して指令信号D2及びD3を出力する。この場合、レーザ発振器120が指令信号D2に基づいて制御され、レーザ溶接ヘッド130が指令信号D3に基づいて制御される。この目的のため、制御装置140は、信号が入力される信号入力部、信号を出力するための信号出力部、測定情報やレーザ溶接条件等を記憶するための記憶部、入力された信号や予め記憶されている情報に基づいて演算処理を行う演算処理部等を備えている。   The control device 140 outputs command signals D2 and D3 to the laser oscillator 120 and the laser welding head 130, respectively, based on the measurement information D1 transmitted from the laser displacement meter 110. In this case, the laser oscillator 120 is controlled based on the command signal D2, and the laser welding head 130 is controlled based on the command signal D3. For this purpose, the control device 140 includes a signal input unit for inputting a signal, a signal output unit for outputting a signal, a storage unit for storing measurement information, laser welding conditions, and the like. An arithmetic processing unit that performs arithmetic processing based on the stored information is provided.

上記構成のレーザ溶接システム100によるレーザ溶接処理については、図2〜図12が参照される。   2 to 12 are referred to for the laser welding process by the laser welding system 100 having the above configuration.

図2のステップS101によれば、隙間102の板隙間寸法dと第1の板材W1の板端面位置Paがレーザ変位計110によって測定される。ステップS102によれば、制御装置140は、ステップS101で測定された測定結果(図1中の測定情報D1)に基づいてレーザ溶接条件を設定する。具体的には、予め設定されているレーザ溶接条件を補正する必要があるか否かについて判定する。レーザ溶接条件の補正が必要である場合(ステップS102のYes場合)には、ステップS103において溶接条件の補正処理を実施した後にステップS104にすすむ。   According to step S101 in FIG. 2, the plate gap dimension d of the gap 102 and the plate end face position Pa of the first plate material W1 are measured by the laser displacement meter 110. According to step S102, the control device 140 sets laser welding conditions based on the measurement result (measurement information D1 in FIG. 1) measured in step S101. Specifically, it is determined whether or not it is necessary to correct preset laser welding conditions. If correction of the laser welding conditions is necessary (Yes in step S102), the process proceeds to step S104 after performing the welding condition correction processing in step S103.

ステップS103の補正処理では、制御装置140は、ステップS101の測定結果に応じた最適なレーザ溶接条件(レーザ光Lbのレーザ照射強度(レーザ出力)、溶接速度(スキャン速度)、溶接位置(レーザ光Lbの照射位置)、レーザ軌跡(レーザ走査形状)等)を導出し、現在のレーザ溶接条件をこの最適なレーザ溶接条件に補正して記憶する。   In the correction process of step S103, the control device 140 determines the optimum laser welding conditions (laser irradiation intensity (laser output) of the laser beam Lb, laser welding speed), welding position (laser beam) according to the measurement result of step S101. Lb irradiation position), laser trajectory (laser scanning shape), etc.) are derived, and the current laser welding conditions are corrected to the optimum laser welding conditions and stored.

これに対して、レーザ溶接条件の補正が必要でない場合(ステップS102のNoの場合)には、ステップS103をスキップしてステップS104にすすむ。この場合、制御装置140は、記憶している現在のレーザ溶接条件を補正することなく最適なレーザ溶接条件とする。   On the other hand, when it is not necessary to correct the laser welding conditions (No in step S102), step S103 is skipped and the process proceeds to step S104. In this case, the control device 140 sets the optimum laser welding conditions without correcting the stored current laser welding conditions.

ステップS104によれば、第1の板材W1と第2の板材W2とを実際に接合するためのレーザ溶接が実行される。具体的に説明すると、制御装置140は、記憶している最適なレーザ溶接条件を実現するための指令信号D2及びD3をそれぞれレーザ発振器120及びレーザ溶接ヘッド130に対して出力する。これにより、この最適なレーザ溶接条件のもとにレーザ溶接ヘッド130から出力されたレーザ光は、溶接予定領域101に照射されつつ図1中の第1方向Xに沿って所定の溶接速度でスキャンされる。   According to step S104, laser welding for actually joining the first plate material W1 and the second plate material W2 is performed. More specifically, the control device 140 outputs command signals D2 and D3 for realizing the stored optimum laser welding conditions to the laser oscillator 120 and the laser welding head 130, respectively. Accordingly, the laser beam output from the laser welding head 130 under the optimum laser welding conditions is scanned at a predetermined welding speed along the first direction X in FIG. Is done.

図2中のステップS103の補正処理によれば、第1の板材W1の板端面W1bの形状精度が低い場合、例えば板端面W1bの形状が図1中の第1方向Xについて変化している(位置ズレがある)場合であっても、ステップS101の測定結果に応じてレーザ軌跡を補正することによって対処することができる。具体的には、図3が参照されるように、第1の板材W1の板端面W1bのうち第1方向Xの異なる二箇所について板端面位置Paが第1位置(二点鎖線で示される位置)から第2位置(実線で示される位置)へと変化している場合には、これに応じてレーザ溶接ヘッド130を制御してレーザ光Lbの照射方向を第1方向(二点鎖線で示される方向)から第2方向(実線で示される方向)へと変更することができる。このようなレーザ光Lbの照射方向の変更は、レーザ光Laを用いて予め測定された板端面位置Paの測定結果に基づいて実際のレーザ溶接時に実行されてもよいし、或いは実際のレーザ溶接時にレーザ光Laを用いて並行して実施される板端面位置Paの測定結果に基づいて実行されてもよい。これにより、第1の板材W1の板端面W1bの形状精度が低い場合であっても、板端面W1bの位置や形状に応じた最適な条件下でレーザ溶接を行うことによって、第1の板材W1と第2の板材W2との良好な接合状態を実現することができる。   According to the correction process in step S103 in FIG. 2, when the shape accuracy of the plate end surface W1b of the first plate material W1 is low, for example, the shape of the plate end surface W1b changes in the first direction X in FIG. Even if there is a misalignment), it can be dealt with by correcting the laser trajectory according to the measurement result of step S101. Specifically, as shown in FIG. 3, the plate end surface position Pa is a first position (a position indicated by a two-dot chain line) at two locations in the first direction X among the plate end surfaces W1b of the first plate material W1. ) To the second position (the position indicated by the solid line), the laser welding head 130 is controlled accordingly and the irradiation direction of the laser beam Lb is indicated by the first direction (indicated by the two-dot chain line). Direction) to the second direction (the direction indicated by the solid line). Such a change in the irradiation direction of the laser beam Lb may be performed at the time of actual laser welding based on the measurement result of the plate end surface position Pa measured in advance using the laser beam La, or actual laser welding. It may be executed based on the measurement result of the plate end face position Pa that is sometimes performed in parallel using the laser beam La. Thus, even when the shape accuracy of the plate end surface W1b of the first plate material W1 is low, the first plate material W1 is obtained by performing laser welding under optimal conditions according to the position and shape of the plate end surface W1b. And a good bonding state between the second plate member W2 can be realized.

図2中のステップS104のレーザ溶接では、図4に示されるように、溶接予定領域101に向けて斜め方向Cからレーザ光Lbを照射し、且つ図1中の第1方向Xにレーザ光Lbを移動させるようなレーザ照射方法を採用するのが好ましい。この場合、隙間102を挟んで第1の板材W1及び第2の板材W2の双方にレーザ光Lbが照射される。具体的に説明すると、第1の板材W1では、上面W1aのうち板端面位置Paから第2方向Yに沿って板内方へ距離Lだけシフトしたシフト位置Pbまでの範囲にレーザ光Lbが照射され、且つ板端面W1bの全体にレーザ光Lbが照射される。第2の板材W2では、第1の板材W1の板端面W1bの下方に位置する領域にレーザ光Lbが照射される。   In the laser welding in step S104 in FIG. 2, as shown in FIG. 4, the laser beam Lb is irradiated from the oblique direction C toward the welding planned region 101, and the laser beam Lb in the first direction X in FIG. It is preferable to adopt a laser irradiation method that moves the lens. In this case, both the first plate material W1 and the second plate material W2 are irradiated with the laser beam Lb with the gap 102 interposed therebetween. More specifically, in the first plate material W1, the laser beam Lb is irradiated to a range from the plate end surface position Pa to the shift position Pb shifted inward in the plate along the second direction Y on the upper surface W1a. In addition, the entire plate end face W1b is irradiated with the laser beam Lb. In the 2nd board | plate material W2, the laser beam Lb is irradiated to the area | region located under the board end surface W1b of the 1st board | plate material W1.

上記のレーザ照射方法によれば、第1の板材W1及び第2の板材W2のそれぞれの溶融金属が隙間102に入り込んで固化することによって、第1の板材W1と第2の板材W2とを接合する溶接継手、即ち隙間102を塞ぐ溶接継手(「溶接ビード」ともいう)Bが形成される。このような溶接継手Bは「重ね隅肉継手」とも称呼される。その結果、アーク溶接に比べてエネルギー密度が高く、高速且つ低歪みで精密な溶接が可能なレーザ溶接を用いることによって、第1の板材W1と第2の板材W2との間に隙間102を設ける必要がある場合でも、2つの板材W1,W2をレーザ溶接によって確実に接合することが可能になる。この場合、第1の板材W1及び第2の板材W2は、レーザ照射時の入熱による金属溶融によって、フィラーワイヤ等の別部材を使用することなく互いに接合される。   According to the laser irradiation method described above, the first plate material W1 and the second plate material W2 are joined by the molten metal of each of the first plate material W1 and the second plate material W2 entering the gap 102 and solidifying. A welded joint (also referred to as a “weld bead”) B that closes the gap 102 is formed. Such a welded joint B is also referred to as a “lap fillet joint”. As a result, the gap 102 is provided between the first plate member W1 and the second plate member W2 by using laser welding, which has a higher energy density than arc welding and is capable of high-speed, low distortion and precise welding. Even when necessary, the two plate members W1, W2 can be reliably joined by laser welding. In this case, the 1st board | plate material W1 and the 2nd board | plate material W2 are joined mutually without using another members, such as a filler wire, by the metal melting by the heat input at the time of laser irradiation.

第1の板材W1の溶融金属が隙間102に入り込む過程では、この溶融金属は、第1の板材W1のうちシフト位置Pbよりも板内方の未溶融の部位のみによって支持される。即ち、第1の板材W1の溶融金属は、第2方向Yについての片側のみが支持される、所謂「片持ち梁」のような形態をなす。この形態によれば、所謂「両持ち梁」のような形態である重ね継手と比べると、第1の板材W1の溶融金属は表面張力が弱まり易く第2の板材W2側へ垂れ易い。このため、重ね隅肉継手の場合は、重ね継手の場合に比べて、溶融金属を引き上げる力が低いため、隙間102を確実に塞ぐのに有効であるという作用効果を奏する。この作用効果について具体的には図5の評価結果が参照される。   In the process in which the molten metal of the first plate material W1 enters the gap 102, the molten metal is supported only by the unmelted portion inside the plate from the shift position Pb in the first plate material W1. That is, the molten metal of the first plate material W1 has a form like a so-called “cantilever beam” in which only one side in the second direction Y is supported. According to this form, compared with a lap joint having a form such as a so-called “double-supported beam”, the molten metal of the first plate material W1 tends to have a weak surface tension and tends to sag toward the second plate material W2. For this reason, in the case of a lap fillet joint, since the force which pulls up a molten metal is low compared with the case of a lap joint, there exists an effect that it is effective in sealing the gap | interval 102 reliably. Specifically, reference is made to the evaluation results of FIG.

図5の評価結果によれば、重ね隅肉継手の場合には、第1の板材W1の溶融金属が片側のみから支持されることによってブリッジを形成し難く、第2の板材W2側へ垂れ易い。これに対して、重ね継手の場合には、第1の板材W1の溶融金属が両側から支持されることによってブリッジを形成し易く、第2の板材W2側へ垂れ難い。その結果、重ね隅肉継手の場合は、第1の板材W1と第2の板材W2とを確実に接合可能な最大許容隙間寸法を、重ね継手の場合のd1[mm]からd2[mm]まで引き上げることが可能になる。一例として、最大許容隙間寸法d1を0.3[mm]としたとき、最大許容隙間寸法d2を0.7[mm]とすることができる。   According to the evaluation result of FIG. 5, in the case of the lap fillet joint, it is difficult to form a bridge because the molten metal of the first plate member W <b> 1 is supported from only one side, and it is easy to sag to the second plate member W <b> 2 side. . On the other hand, in the case of the lap joint, the molten metal of the first plate member W1 is supported from both sides, so that a bridge can be easily formed and it is difficult to sag to the second plate member W2. As a result, in the case of the lap fillet joint, the maximum allowable gap dimension capable of reliably joining the first plate material W1 and the second plate material W2 is from d1 [mm] to d2 [mm] in the case of the lap joint. It can be raised. As an example, when the maximum allowable gap dimension d1 is 0.3 [mm], the maximum allowable gap dimension d2 can be 0.7 [mm].

また、第2の板材W2が板厚の相違等によって第1の板材W1よりも低強度であるときには、図4に示されるように、溶接継手Bに係る第1対向面A1と第2の板材W2に係る第2対向面A2とのなす角度θが鈍角となるようにレーザ溶接条件が設定されるのが好ましい。この場合、溶接継手Bが隙間102に面する対向面が第1対向面A1であり、第1の板材W1及び第2の板材W2のうち相対的に強度の低い方の板材W2(低強度溶接対象物)が隙間102に面する対向面が第2対向面A2である。要するに、溶接継手Bは、第1対向面A1と第2対向面A2とのなす角度θが鈍角となるような断面形状を有するのが好ましい。   When the second plate member W2 has a lower strength than the first plate member W1 due to a difference in plate thickness or the like, as shown in FIG. 4, the first opposing surface A1 and the second plate member related to the welded joint B are used. The laser welding conditions are preferably set so that the angle θ formed with the second facing surface A2 related to W2 becomes an obtuse angle. In this case, the opposing surface of the welded joint B facing the gap 102 is the first opposing surface A1, and the relatively low strength plate material W2 (low strength welding) of the first plate material W1 and the second plate material W2. The facing surface where the (object) faces the gap 102 is the second facing surface A2. In short, the welded joint B preferably has a cross-sectional shape such that the angle θ formed by the first facing surface A1 and the second facing surface A2 is an obtuse angle.

また、本実施の形態では、図6の左側に示されるように、溶接継手Bが第1対向面A1と第2対向面A2との境界部分(境界点M)から第1対向面A1に沿って強度の低い方の板材W2(低強度溶接対象物)側に入り込むようにレーザ溶接条件を設定するのが好ましい。この場合、溶接継手Bは、板材W2においては境界点Mを通り板厚方向である第3方向Zに延在する境界線A3よりも板内方(図6中の左側の領域)に突出する(「まわり込む」ともいう)突出部Baを備える。このような構成によれば、第1の板材W1及び第2の板材W2に第3方向Zについて互いに離間するような荷重が作用した荷重作用時に第1対向面A1と第2対向面A2との境界部分(境界点M)に生じるき裂の進展を遅らせることができ、その結果、荷重作用時の疲労強度が高くなる。これに対して、図6の右側に示される比較例では、溶接継手Bは、板材W2においては境界線A3よりも板外方(図6中の右側の領域)に存在するのみで、突出部Baのような部位を備えていない。この比較例の場合には、前述の荷重作用時に第1対向面A1と第2対向面A2との境界部分(境界点M)からき裂が進展し易くなり、その結果、本実施の形態に比べて荷重作用時の疲労強度が低くなる。   In the present embodiment, as shown on the left side of FIG. 6, the weld joint B extends along the first facing surface A1 from the boundary portion (boundary point M) between the first facing surface A1 and the second facing surface A2. The laser welding conditions are preferably set so as to enter the lower strength plate material W2 (low strength welding object) side. In this case, the welded joint B protrudes inward of the plate (a region on the left side in FIG. 6) from the boundary line A3 that passes through the boundary point M and extends in the third direction Z that is the plate thickness direction in the plate material W2. A protrusion Ba (also referred to as “wrapping around”) is provided. According to such a configuration, the first opposing surface A1 and the second opposing surface A2 are subjected to a load action in which loads that are separated from each other in the third direction Z act on the first plate material W1 and the second plate material W2. It is possible to delay the growth of a crack generated at the boundary portion (boundary point M), and as a result, the fatigue strength at the time of loading is increased. On the other hand, in the comparative example shown on the right side of FIG. 6, the weld joint B exists only on the plate outer side (the region on the right side in FIG. 6) than the boundary line A <b> 3 in the plate material W <b> 2. It does not have a site like Ba. In the case of this comparative example, the crack is likely to propagate from the boundary portion (boundary point M) between the first facing surface A1 and the second facing surface A2 when the load is applied, and as a result, as compared with the present embodiment. Thus, the fatigue strength at the time of loading is reduced.

この目的のために、板材W1,W2に対してレーザ光Lbを斜め方向Cから照射することによって、溶接継手Bの断面形状が斜め方向Cに向かう凸形状となるようにすることができる。或いは、レーザ光Lbの照射方向にかかわらず、溶融金属に風を作用させて斜め方向Cに流動させるような手法によって溶接継手Bの断面形状を定めるようにしてもよい。角度θが鋭角である場合、溶接継手Bと低強度側の第2の板材W2との境界部分に応力が集中し易くなり当該境界部分の疲労強度が低下する。これに対して、本実施形態のように、角度θが鈍角になるようにすることで、また溶接継手Bに突出部Baを設けることで、溶接継手Bと第2の板材W2との境界部分に生じる応力集中が緩和されるため当該境界部分の疲労強度を向上させることができるという作用効果を奏する。この作用効果について具体的には図7の評価結果が参照される。   For this purpose, the cross-sectional shape of the weld joint B can be a convex shape toward the oblique direction C by irradiating the plate materials W1, W2 with the laser light Lb from the oblique direction C. Or you may make it determine the cross-sectional shape of the welded joint B by the method of making wind act on a molten metal and making it flow in the diagonal direction C irrespective of the irradiation direction of the laser beam Lb. When the angle θ is an acute angle, stress tends to concentrate on the boundary portion between the welded joint B and the second plate member W2 on the low strength side, and the fatigue strength of the boundary portion decreases. On the other hand, the boundary portion between the welded joint B and the second plate member W2 can be obtained by making the angle θ an obtuse angle as in the present embodiment and by providing the welded joint B with the protrusion Ba. Since the stress concentration occurring in the region is relaxed, there is an effect that the fatigue strength of the boundary portion can be improved. Specifically, the evaluation results of FIG.

図7中の評価では、3つの形態C1〜C3について、溶接継手Bを介して接続された第1の板材W1及び第2の板材W2に対して互いに離間する方向の荷重を入力することによって疲労強度を測定した。図7中のグラフでは、縦軸が1回あたりに入力される荷重S[N]を示しており、横軸が荷重の入力回数n「回」を示している。この場合、第1の板材W1が第2の板材W2よりも低強度となるように構成した。第1の形態C1は、上記の角度θが鈍角となるように板材W1,W2に対してレーザ光Lbが斜め方向から照射されたレーザ溶接によるものである。第2の形態C2は、上記の角度θが鋭角となるように板材W1,W2に対してレーザ光Lbが面直方向(垂直方向)から照射されたレーザ溶接によるものである。一方で、第3の形態C3は、アーク溶接によるものである。これら3つの形態C1〜C3を比較した場合、角度θが鈍角となるようにレーザ光Lbが照射されるレーザ溶接(第1の形態C1)を用いることによって、疲労強度を向上させることが可能であることが確認された。   In the evaluation in FIG. 7, fatigue is obtained by inputting loads in directions away from each other with respect to the first plate member W1 and the second plate member W2 connected via the welded joint B for the three forms C1 to C3. The strength was measured. In the graph in FIG. 7, the vertical axis represents the load S [N] input per time, and the horizontal axis represents the load input number n “times”. In this case, the first plate member W1 is configured to have lower strength than the second plate member W2. The first form C1 is based on laser welding in which the laser beam Lb is irradiated from an oblique direction to the plate materials W1 and W2 so that the angle θ is an obtuse angle. The second form C2 is based on laser welding in which the laser beam Lb is irradiated from the perpendicular direction (vertical direction) to the plate members W1 and W2 so that the angle θ is an acute angle. On the other hand, 3rd form C3 is based on arc welding. When these three forms C1 to C3 are compared, fatigue strength can be improved by using laser welding (first form C1) in which the laser beam Lb is irradiated so that the angle θ becomes an obtuse angle. It was confirmed that there was.

上記のレーザ照射方法(図2中のステップS104)では、レーザ光Lbが第1の板材W1及び第2の板材W2の双方に一度に照射され、且つ斜め方向に照射される場合、レーザ照射位置がずれると第1の板材W1と第2の板材W2との間における溶融金属量のバランスが大幅に変わるため、レーザ溶接性能が低下することが想定される。そこで、レーザ溶接性能の更なるレベルアップを図るべく、レーザ発振器120及びレーザ溶接ヘッド130を制御することによってレーザ光Lbのビームプロファイル(入熱分布)を適正化するのが好ましい。例えば、図8に示されるように、レーザ照射側である第1の板材W1に供給される単位面積あたりの入熱量が、第2の板材W2に供給される単位面積あたりの入熱量を上回るようなビームプロファイルBPを採用することができる。   In the above laser irradiation method (step S104 in FIG. 2), when the laser beam Lb is applied to both the first plate material W1 and the second plate material W2 at a time and in an oblique direction, the laser irradiation position If the deviation occurs, the balance of the amount of molten metal between the first plate material W1 and the second plate material W2 changes significantly, and it is assumed that the laser welding performance is degraded. Therefore, it is preferable to optimize the beam profile (heat input distribution) of the laser beam Lb by controlling the laser oscillator 120 and the laser welding head 130 in order to further improve the laser welding performance. For example, as shown in FIG. 8, the amount of heat input per unit area supplied to the first plate material W1 on the laser irradiation side exceeds the amount of heat input per unit area supplied to the second plate material W2. A simple beam profile BP can be employed.

より具体的に説明すると、第1の板材W1に対しては、レーザ変位計110によって測定された隙間102の板隙間寸法dや第1の板材W1の板端面位置Paに応じて、隙間102を塞ぐのに十分な量の溶融金属を第1の板材W1と第2の板材W2との間で適正なバランスで発生させるような入熱分布が適用される。即ち、第1の板材W1に対しては、板隙間寸法dに応じた溶融金属量が確保できるような入熱分布(例えば、板隙間寸法dが相対的に大きい部位に対しては隙間102に溶融金属が垂れる量が増えるような入熱分布)が適用される。また、第2の板材W2に対しては、第1の板材W1の溶融金属との間でブリッジを形成する程度に板材を溶融させ、且つ板材自体に穴あきを生じさせないような入熱分布が適用される。このようなビームプロファイルBPによれば、第1の板材W1及び第2の板材W2のそれぞれに必要な入熱量を適正に供給することができる。   More specifically, for the first plate member W1, the gap 102 is set according to the plate gap dimension d of the gap 102 measured by the laser displacement meter 110 and the plate end surface position Pa of the first plate member W1. A heat input distribution is applied to generate a sufficient amount of molten metal to close the first and second plate members W1 and W2 in an appropriate balance. That is, with respect to the first plate material W1, a heat input distribution (for example, a gap 102 for a portion having a relatively large plate gap dimension d) can ensure a molten metal amount corresponding to the plate gap dimension d. A heat input distribution that increases the amount of molten metal dripping is applied. Further, the second plate material W2 has a heat input distribution that melts the plate material to such an extent that a bridge is formed with the molten metal of the first plate material W1 and does not cause perforation in the plate material itself. Applied. According to such a beam profile BP, it is possible to appropriately supply the amount of heat input necessary for each of the first plate material W1 and the second plate material W2.

更に、このビームプロファイルの適正化処理を、図2中のステップS103の補正処理と組み合わせることによって、第1の板材W1の板端面W1bの形状精度が低い場合であっても、この板端面W1bの形状に追従するようにビームプロファイルBPを変更することによって、第1の板材W1と第2の板材W2とを確実に接合することができる。   Further, by combining this beam profile optimization processing with the correction processing in step S103 in FIG. 2, even if the shape accuracy of the plate end surface W1b of the first plate material W1 is low, the plate end surface W1b By changing the beam profile BP so as to follow the shape, the first plate material W1 and the second plate material W2 can be reliably bonded.

上記のビームプロファイルBPを実現するために、例えば図9に示されるような手法を採用することができる。図9に示される手法では、レーザ照射強度や溶接速度等を調整しつつ、レーザ光Lbを所定の回転軸を中心に矢印R1方向に円形状に走査することができる。或いは、レーザ照射強度や溶接速度等を調整しつつ、レーザ光Lbを矢印R2方向に沿ってジグザグ状に走査することができる。また、図9に示す形態の変更例として、図10に示されるように、第1の板材W1に照射されるレーザ光Lb1(ビームプロファイルBP1)と第2の板材W2に照射されるレーザ光Lb2(ビームプロファイルBP2)の双方を用いることもできる。この場合、2つのレーザ光Lb1,Lb2は、それぞれが別個の光源から照射されたものであってもよいし、或いは1つの光源がスプリッタ(分割手段)で分割されて照射されたものであってもよい。   In order to realize the beam profile BP, for example, a technique as shown in FIG. 9 can be adopted. In the method shown in FIG. 9, the laser beam Lb can be scanned in a circular shape around the predetermined rotation axis in the direction of the arrow R1 while adjusting the laser irradiation intensity, the welding speed, and the like. Alternatively, the laser beam Lb can be scanned in a zigzag manner along the arrow R2 direction while adjusting the laser irradiation intensity, the welding speed, and the like. As a modification of the form shown in FIG. 9, as shown in FIG. 10, the laser light Lb1 (beam profile BP1) irradiated to the first plate material W1 and the laser light Lb2 irradiated to the second plate material W2 are used. Both (beam profile BP2) can also be used. In this case, the two laser beams Lb1 and Lb2 may be emitted from separate light sources, or may be emitted from one light source divided by a splitter (dividing means). Also good.

上記のレーザ溶接処理を、図11及び図12に示されるような2つの溶接態様に少なくとも効果的に適用することができる。図11に示される第1の溶接態様は、前記の各図面に示すレーザ溶接に対応したものであり、第1の板材W1の板端面(板側面)W1bが溶接予定領域101に含まれる。この場合、板端面W1bの位置情報を用いてレーザ溶接条件を設定することができる。この条件下でのレーザ溶接によれば、概して第1の板材W1の板端面W1bと第2の板材W2の上面W2aとによって区画される領域に溶接継手Bが形成される。   The laser welding process described above can be applied at least effectively to two welding modes as shown in FIGS. The first welding mode shown in FIG. 11 corresponds to the laser welding shown in the respective drawings, and the plate end surface (plate side surface) W1b of the first plate material W1 is included in the planned welding region 101. In this case, the laser welding conditions can be set using the position information of the plate end surface W1b. According to laser welding under this condition, a weld joint B is generally formed in a region defined by the plate end surface W1b of the first plate material W1 and the upper surface W2a of the second plate material W2.

これに対して、図12に示される第2の溶接態様は、別の板側面の位置情報を用いてレーザ溶接条件を設定する例である。この場合、第1の板材W1の板厚方向(第3方向Z)に貫通状に形成された開口部103の開口内壁面W1b’の位置情報を用いてレーザ溶接条件を設定することができる。開口内壁面W1b’は、板端面W1bと同様に第1の板材W1の板側面でもある。この目的のため、第1の板材W1に予め開口部103に開口形成するステップを設けるのが好ましい。この条件下でのレーザ溶接によれば、概して第1の板材W1の開口部103の開口内壁面W1b’と第2の板材W2の上面W2aとによって区画される領域に溶接継手B’が形成される。   On the other hand, the second welding mode shown in FIG. 12 is an example in which laser welding conditions are set using position information on another plate side surface. In this case, the laser welding conditions can be set using the positional information of the opening inner wall surface W1b 'of the opening 103 formed in a penetrating manner in the plate thickness direction (third direction Z) of the first plate member W1. The opening inner wall surface W1b 'is also the plate side surface of the first plate material W1 like the plate end surface W1b. For this purpose, it is preferable to provide a step of forming an opening in the opening 103 in advance in the first plate member W1. According to laser welding under this condition, a weld joint B ′ is generally formed in a region defined by the opening inner wall surface W1b ′ of the opening 103 of the first plate member W1 and the upper surface W2a of the second plate member W2. The

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。   The present invention is not limited to the above exemplary embodiment, and various applications and modifications are possible. For example, each of the following embodiments to which the above embodiment is applied can be implemented.

上記実施の形態では、金属製の2つの板材W1,W2をレーザ溶接によって接合する場合について記載したが、本発明では、2つの板材W1,W2のうちの少なくとも一方が板材以外の溶接対象物、例えば金属製のブロック状の部材として構成されてもよい。   In the said embodiment, although described about the case where two metal board | plate materials W1, W2 were joined by laser welding, in this invention, at least one of two board | plate materials W1, W2 is welding objects other than a board | plate material, For example, it may be configured as a metal block-shaped member.

上記実施の形態では、隙間102の板隙間寸法dと第1の板材W1の板端面W1bの位置との双方の情報に基づいてレーザ溶接条件が設定される場合について記載したが、本発明では、隙間102の板隙間寸法dと第1の板材W1の板端面W1bの位置との少なくとも一方の情報に基づいてレーザ溶接条件が設定されてもよい。   In the said embodiment, although described about the case where the laser welding conditions were set based on the information of both the board clearance dimension d of the clearance gap 102, and the position of the board end surface W1b of the 1st board | plate material W1, in this invention, Laser welding conditions may be set based on information on at least one of the plate gap dimension d of the gap 102 and the position of the plate end surface W1b of the first plate member W1.

上記実施の形態では、溶接継手Bに対する鈍角の規定対象を、第1の板材W1よりも低強度である第2の板材W2とする場合について記載したが、第1の板材W1が第2の板材W2である場合には、鈍角の規定対象を第1の板材W1にすることができる。   In the above embodiment, the obtuse angle defining target for the welded joint B is described as the second plate member W2 having a lower strength than the first plate member W1, but the first plate member W1 is the second plate member. In the case of W2, the obtuse angle can be defined as the first plate material W1.

上記の実施形態や種々の変更例の記載に基づいた場合、本発明では以下の各態様(アスペクト)を採り得る。   When based on description of said embodiment and various modifications, this invention can take the following each aspects (aspect).

本発明では、
「金属製の溶接対象物同士をレーザ溶接によって接合するためのレーザ溶接システムであって、
第1の溶接対象物の下方に隙間を隔てて第2の溶接対象物が配置された状態で、前記隙間を挟んで前記第1の溶接対象物及び前記第2の溶接対象物の双方にわたる溶接予定領域に向けて前記第1の溶接対象物よりも上方位置からレーザ光を照射するためのレーザ溶接装置と、
前記レーザ溶接装置を制御する制御装置と、
を含む、レーザ溶接システム。」という態様(態様1)を採り得る。
In the present invention,
“A laser welding system for joining metal objects to each other by laser welding,
Welding over both the first welding object and the second welding object with the gap interposed between the first welding object and the second welding object arranged below the first welding object. A laser welding apparatus for irradiating a laser beam from a position above the first welding object toward a planned region;
A control device for controlling the laser welding device;
Including laser welding system. ”(Embodiment 1).

本発明では、
「前記態様1に記載のレーザ溶接システムであって、
前記制御装置は、前記溶接予定領域に前記第1の溶接対象物と前記第2の溶接対象物とを接合する溶接継手が形成された状態で、前記溶接継手が前記隙間に面する第1対向面と前記第1の溶接対象物及び前記第2の溶接対象物のうち相対的に強度の低い方の低強度溶接対象物が前記隙間に面する第2対向面とのなす角度が鈍角となるように、前記レーザ溶接装置におけるレーザ溶接条件を設定する、レーザ溶接システム。」という態様(態様2)を採り得る。
In the present invention,
“The laser welding system according to the first aspect,
In the state where a weld joint for joining the first welding object and the second welding object is formed in the planned welding region, the control device has a first facing where the weld joint faces the gap. The angle formed by the surface and the second opposing surface of the first welding object and the second welding object, the lower strength welding object having a relatively low strength, facing the gap is an obtuse angle. Thus, the laser welding system which sets the laser welding conditions in the said laser welding apparatus. ”(Embodiment 2).

本発明では、
「前記態様1又は2に記載のレーザ溶接システムであって、
前記第1の溶接対象物及び前記第2の溶接対象物はいずれも、前記隙間を挟んで互いに板厚方向について重ねられる金属板材であり、
更に、前記溶接予定領域のうち前記隙間の板隙間寸法と前記第1の溶接対象物の板側面の位置との少なくとも一方の情報を測定する測定機を備え、
前記制御装置は、前記測定機によって測定された情報に基づいて、前記レーザ溶接装置におけるレーザ溶接条件を設定する、レーザ溶接システム。」という態様(態様3)を採り得る。
In the present invention,
“The laser welding system according to aspect 1 or 2,
The first welding object and the second welding object are both metal plate materials that are stacked on each other across the gap in the plate thickness direction.
And a measuring machine for measuring at least one of the plate gap dimension of the gap and the position of the plate side surface of the first welding object in the planned welding region,
The said control apparatus is a laser welding system which sets the laser welding conditions in the said laser welding apparatus based on the information measured by the said measuring machine. ”(Embodiment 3).

100…レーザ溶接システム、101…溶接予定領域、102…隙間、103…開口、110…レーザ変位計、120…レーザ発振器、121…レーザ伝送ファイバー、130…レーザ溶接ヘッド、140…制御装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Laser welding system, 101 ... Plane welding area, 102 ... Gap, 103 ... Opening, 110 ... Laser displacement meter, 120 ... Laser oscillator, 121 ... Laser transmission fiber, 130 ... Laser welding head, 140 ... Control device

Claims (5)

金属製の溶接対象物同士をレーザ溶接によって接合するためのレーザ溶接方法であって、
第1の溶接対象物の下方に隙間を隔てて第2の溶接対象物が配置された状態で、前記隙間を挟んで前記第1の溶接対象物及び前記第2の溶接対象物の双方にわたる溶接予定領域に向けて前記第1の溶接対象物よりも上方位置からレーザ光を照射することにより前記第1の溶接対象物と前記第2の溶接対象物とを接合する、レーザ溶接方法。
A laser welding method for joining metal welding objects by laser welding,
Welding over both the first welding object and the second welding object with the gap interposed between the first welding object and the second welding object arranged below the first welding object. A laser welding method for joining the first welding object and the second welding object by irradiating laser light from a position above the first welding object toward a planned region.
請求項1に記載のレーザ溶接方法であって、
前記溶接予定領域に前記第1の溶接対象物と前記第2の溶接対象物とを接合する溶接継手が形成された状態で、前記溶接継手が前記隙間に面する第1対向面と前記第1の溶接対象物及び前記第2の溶接対象物のうち相対的に強度の低い方の低強度溶接対象物が前記隙間に面する第2対向面とのなす角度が鈍角となるようにレーザ溶接条件を設定する、レーザ溶接方法。
The laser welding method according to claim 1,
In a state in which a weld joint for joining the first weld object and the second weld object is formed in the planned welding area, the first opposing surface facing the gap and the first weld joint are formed. Laser welding conditions so that the angle formed by the relatively low-strength low-strength welding object of the welding object and the second welding object with the second facing surface facing the gap is an obtuse angle Set the laser welding method.
請求項1又は2に記載のレーザ溶接方法であって、
前記第1の溶接対象物及び前記第2の溶接対象物はいずれも、前記隙間を挟んで互いに板厚方向について重ねられる金属板材であり、
前記溶接予定領域のうち前記隙間の板隙間寸法と前記第1の溶接対象物の板側面の位置との少なくとも一方の情報に基づいてレーザ溶接条件を設定する、レーザ溶接方法。
The laser welding method according to claim 1 or 2,
The first welding object and the second welding object are both metal plate materials that are stacked on each other across the gap in the plate thickness direction.
A laser welding method, wherein a laser welding condition is set based on at least one information of a plate gap dimension of the gap and a position of a plate side surface of the first welding object in the welding planned area.
請求項3に記載のレーザ溶接方法であって、
前記第1の溶接対象物よりも上方位置から前記板厚方向と交差する斜め方向に前記レーザ光を照射し、且つ前記第1の溶接対象物の単位面積あたりの入熱量が前記第2の溶接対象物の単位面積あたりの入熱量を上回るように当該レーザ光のビームプロファイルを制御する、レーザ溶接方法。
The laser welding method according to claim 3,
The laser beam is irradiated in an oblique direction intersecting the plate thickness direction from a position above the first welding object, and the amount of heat input per unit area of the first welding object is the second welding. A laser welding method for controlling a beam profile of the laser beam so as to exceed an amount of heat input per unit area of an object.
請求項3又は4に記載のレーザ溶接方法であって、
前記第1の溶接対象物の前記板側面は、当該第1の溶接対象物の板端面、或いは当該第1の溶接対象物の板厚方向に貫通状に形成された開口部の開口内壁面である、レーザ溶接方法。
The laser welding method according to claim 3 or 4,
The plate side surface of the first welding object is a plate end surface of the first welding object, or an opening inner wall surface of an opening formed in a penetrating shape in the plate thickness direction of the first welding object. There is a laser welding method.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017006704A1 (en) * 2015-07-08 2017-01-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 Laser welding method, pump for supplying high-pressure fuel, and fuel injection valve
WO2017159874A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Laser processing device, three-dimensional shaping device, and laser processing method
JP2017535435A (en) * 2014-11-24 2017-11-30 スキャンソニック・エムアイ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Method and apparatus for joining workpieces at an overlap abutment
EP3415264A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Laser-beam welding method and laser-beam welding apparatus
DE102019107554A1 (en) 2018-04-05 2019-10-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha welding processes

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6989549B2 (en) 2019-03-13 2022-01-05 フタバ産業株式会社 Manufacturing method of the joint

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004082214A (en) * 2002-06-27 2004-03-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Joining raw material, method for manufacturing the same, joined articles and method for manufacturing the same
JP2004174570A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Suzuki Motor Corp Laser welding method and apparatus for the same
JP2011092944A (en) * 2009-10-27 2011-05-12 Panasonic Corp Fusion welding method and fusion welding apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004082214A (en) * 2002-06-27 2004-03-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Joining raw material, method for manufacturing the same, joined articles and method for manufacturing the same
JP2004174570A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Suzuki Motor Corp Laser welding method and apparatus for the same
JP2011092944A (en) * 2009-10-27 2011-05-12 Panasonic Corp Fusion welding method and fusion welding apparatus

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017535435A (en) * 2014-11-24 2017-11-30 スキャンソニック・エムアイ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Method and apparatus for joining workpieces at an overlap abutment
WO2017006704A1 (en) * 2015-07-08 2017-01-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 Laser welding method, pump for supplying high-pressure fuel, and fuel injection valve
JP2017018969A (en) * 2015-07-08 2017-01-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 Laser welding method, high-pressure fuel supply pump, and fuel injection valve
WO2017159874A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Laser processing device, three-dimensional shaping device, and laser processing method
JP2017170454A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 株式会社豊田中央研究所 Laser processing apparatus, three-dimensional molding apparatus, and laser processing method
EP3415264A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Laser-beam welding method and laser-beam welding apparatus
CN109202287A (en) * 2017-06-15 2019-01-15 丰田自动车株式会社 Method for laser welding and laser soldering device
US10857624B2 (en) 2017-06-15 2020-12-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Laser-beam welding method and laser-beam welding apparatus
DE102019107554A1 (en) 2018-04-05 2019-10-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha welding processes
CN110355471A (en) * 2018-04-05 2019-10-22 丰田自动车株式会社 Welding method
US11229976B2 (en) 2018-04-05 2022-01-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Welding method

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