JP2016150363A - レーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接不良の発生を抑制しつつ、被溶接物を溶接する際の工数を低減することが可能なレーザ溶接方法を提供することである。【解決手段】本発明にかかるレーザ溶接方法は、レーザ発振器１０から導かれたレーザビームを走査する走査手段１１を移動させながら、走査手段１１で走査されたレーザビーム１６を被溶接物である複数の金属板３１、３２に照射して複数の金属板３１、３２を溶接するレーザ溶接方法であり、被溶接物の溶接方向の所定の箇所を仮止め溶接する工程と、被溶接物の仮止めされた箇所に対応する箇所を本溶接する工程とを、走査手段を移動させながら走査手段の走査範囲内において実施する。また、被溶接物の仮止めされた箇所に対応する箇所を本溶接する際、本溶接する箇所の両側が拘束された状態で本溶接する。【選択図】図４

Description

本発明はレーザ溶接方法に関する。

レーザ発振器から導かれたレーザビームを走査手段で走査し、この走査されたレーザビームを被溶接物に照射して溶接するリモート溶接技術が知られている。

特許文献１にはリモート溶接に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、複数の被溶接物をレーザ溶接する前に、予め複数の被溶接物を仮止めしている。これにより、複数の被溶接物をレーザ溶接する際の位置ずれを抑制している。

特開２００６−００７２３８号公報

走査手段で走査されたレーザビームを被溶接物に照射して溶接するリモート溶接では、被溶接物がレーザビームの走査範囲よりも大きい場合（例えば、自動車のボディーなど）、走査手段でレーザビームを走査するだけでは被溶接物の全範囲を溶接することができない。このような場合は、走査手段をロボットで移動させながら溶接する必要がある。

ところで、被溶接物が複数の金属板である場合は、被溶接物を溶接する際に発生する熱歪や残留応力などにより被溶接物が変形し、溶接不良が発生する場合がある。このような溶接不良の発生を抑制するためには、本溶接の前に仮止め溶接を行う必要がある。

しかしながら、被溶接物を仮止め溶接した後に本溶接する場合は、ロボットで走査手段を移動して被溶接物を仮止め溶接（図１１（ａ）参照）した後、更にロボットで走査手段を移動して被溶接物を本溶接（図１１（ｂ）参照）する必要がある。つまり、この場合は走査手段が同じ溶接ルートを合計で２回移動する必要がある。また、ロボットが走査手段を移動する動作は、走査手段がレーザビームを走査する動作よりも遅い。したがって、被溶接物を溶接する際に走査手段が同じ溶接ルートを合計で２回移動すると、溶接に必要な工数が増加するという問題がある。

上記課題に鑑み本発明の目的は、溶接不良の発生を抑制しつつ、被溶接物を溶接する際の工数を低減することが可能なレーザ溶接方法を提供することである。

本発明にかかるレーザ溶接方法は、レーザ発振器から導かれたレーザビームを走査する走査手段を移動させながら、前記走査手段で走査されたレーザビームを被溶接物である複数の金属板に照射して前記複数の金属板を溶接するレーザ溶接方法であって、前記被溶接物の溶接方向の所定の箇所を仮止め溶接する工程と、前記被溶接物の前記仮止めされた箇所に対応する箇所を本溶接する工程とを、前記走査手段を移動させながら前記走査手段の走査範囲内において実施し、前記被溶接物の前記仮止めされた箇所に対応する箇所を本溶接する際、前記本溶接する箇所が前記本溶接する箇所を基準として前記溶接方向の上流側において既に本溶接された箇所と前記本溶接する箇所を基準として前記溶接方向の下流側において仮止め溶接された箇所とに挟まれた状態で本溶接する。

本発明にかかるレーザ溶接方法では、被溶接物の仮止め溶接工程と本溶接工程とを走査手段を移動させながら走査手段の走査範囲内において実施し、仮止め溶接工程と本溶接工程とを同一工程化している。このため、被溶接物を溶接する際の走査手段の移動回数（つまり、溶接ルートを通る回数）を１回にすることができる。よって、被溶接物を溶接する際の工数を低減することができる。また、被溶接物を本溶接する際、本溶接する箇所が、既に本溶接された箇所と仮止め溶接された箇所とに挟まれた状態で（換言すると本溶接する箇所の両側が拘束された状態で）本溶接しているので、被溶接物が変形することを抑制することができ、溶接不良の発生を抑制することができる。

また、本発明にかかるレーザ溶接方法では、前記本溶接する箇所を基準として前記溶接方向の下流側を２箇所以上仮止め溶接するようにしてもよい。このように本溶接する箇所を基準として溶接方向の下流側の２箇所以上を仮止め溶接することで、より確実に被溶接物の変形や位置ずれを抑制することができる。

また、本発明にかかるレーザ溶接方法では、前記本溶接する箇所が前記仮止め溶接された箇所と重畳するように前記本溶接を行うようにしてもよい。このように本溶接する箇所が仮止め溶接された箇所と重畳するように本溶接を行うことで、被溶接物に対する外部からの様々な入力が仮止め溶接された箇所に直接入ることがなくなり、仮止め溶接された箇所が破断することで起こり得る２次的不具合の誘発を抑制することができる。

また、本発明にかかるレーザ溶接方法では、前記本溶接する箇所が前記仮止め溶接された箇所から前記溶接方向と平行な方向および前記溶接方向と垂直な方向の少なくとも一方においてずれるように前記本溶接を行うようにしてもよい。このように本溶接する箇所を仮止め溶接された箇所からずらすことで、本溶接する際に、より近傍で被溶接物を拘束することができ、被溶接物の変形を抑制する効果を高めることができる。

また、本発明にかかるレーザ溶接方法では、前記本溶接する際、前記本溶接する箇所を線状に溶接するようにしてもよい。このように本溶接する箇所を線状に溶接することで、被溶接物を強固に溶接することができる。

本発明により、溶接不良の発生を抑制しつつ、被溶接物を溶接する際の工数を低減することが可能なレーザ溶接方法を提供することができる。

実施の形態にかかるレーザ溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置の一例を示す図である。 図１に示すレーザ溶接装置の基本的な動作を説明するための上面図である。 図１に示すレーザ溶接装置の基本的な動作を説明するための断面図である。 実施の形態にかかるレーザ溶接方法を説明するための図である。 実施の形態にかかるレーザ溶接方法の他の例を説明するための図である。 実施の形態にかかるレーザ溶接方法の他の例を説明するための図である。 実施の形態にかかるレーザ溶接方法の他の例を説明するための図である。 実施の形態にかかるレーザ溶接方法の他の例を説明するための図である。 実施の形態にかかるレーザ溶接方法の他の例を説明するための図である。 実施例を説明するための図である。 比較例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態にかかるレーザ溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置の一例を示す図である。図１に示すように、レーザ溶接装置１は、レーザ発振器１０、走査手段１１、及びロボット１２を備える。

レーザ発振器１０はレーザビームを生成する。生成されたレーザビームは、光ファイバーケーブル１３を用いて走査手段１１に導かれる。レーザビームには、例えば炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ等を用いることができる。

走査手段１１は、光ファイバーケーブル１３を用いて導かれたレーザビームを走査範囲１８内（図２の上面図参照）において走査する。走査されたレーザビーム１６は被溶接物３１に照射される。走査手段１１はミラー１４、１５を備える。ミラー１４、１５はそれぞれ１つの回動軸を中心に回動可能に構成されている。例えば、ミラー１４はレーザビーム１６をｘ軸方向に走査し、ミラー１５はレーザビーム１６をｙ軸方向に走査する（図２の上面図参照）。例えば、ミラー１４、１５はガルバノミラーを用いて構成することができる。なお、図１では２つのミラー１４、１５を用いて走査手段１１を構成した場合を示したが、走査手段１１は、２軸方向に回動可能な１つのミラーを用いて構成してもよい。

ロボット１２は、走査手段１１を移動可能に構成されている。例えば、ロボット１２は、多関節ロボットを用いて構成することができる。図１に示すロボット１２は、土台２１、回転機構２２、関節部２３、２４、２５、及びアーム部２６、２７、２８、２９を備える。回転機構２２はアーム部２６を回転可能に構成されている。関節部２３はアーム部２６とアーム部２７とを回動可能に連結している。関節部２４はアーム部２７とアーム部２８とを回動可能に連結している。関節部２５はアーム部２８とアーム部２９とを回動可能に連結している。このような構成により、ロボット１２は、走査手段１１を任意の方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向）に移動することができる。

次に、図２に示す上面図および図３に示す断面図を用いてレーザ溶接装置１の基本的な動作について説明する。図２、図３では、被溶接物として２枚の金属板３１、３２を溶接して接合する場合を例として示している。なお、図３では被溶接物である２枚の金属板３１、３２が若干離間するように配置されている場合を示しているが、２枚の金属板３１、３２は互いに接するように配置されていてもよい。

図２の上面図に示すように、被溶接物３１を溶接する際、ロボット１２（図２では不図示）は走査手段１１を溶接方向に移動する。ここで、溶接方向とは、被溶接物３１、３２を溶接する方向である。換言すると、溶接箇所３３、３４が形成される方向である。このとき、レーザビーム１６の走査範囲１８は走査手段１１の移動と共に移動する。なお、ロボット１２は、走査手段１１を溶接方向に一定の速度で（つまり連続的に）移動してもよく、また、段階的に（つまり不連続的に）移動してもよい。

また、図３（ａ）に示すように、被溶接物３１、３２を溶接する際、走査手段１１はレーザビーム１６を溶接箇所３３に照射する。走査手段１１は溶接方向に移動し続けているので、走査手段１１は、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、レーザビーム１６を走査して、レーザビーム１６が溶接箇所３３に照射されるようにする。なお、走査手段１１の移動速度、つまりロボット１２が走査手段１１を移動させる速度は、溶接箇所３３の溶接開始から溶接完了までの間に溶接箇所３３が走査手段１１の走査範囲１８内に入るような速度に設定する。

その後、図３（ｄ）に示すように、走査手段１１はレーザビーム１６を次の溶接箇所３４に照射する。このような動作により、レーザ溶接装置１は、ロボット１２で走査手段１１を移動させつつ、走査手段１１でレーザビーム１６を走査して被溶接物３１、３２の所定の箇所を溶接することができる。上記の溶接方法を用いた場合は、溶接箇所３３、３４が離散的となる。

次に、図４を用いて本実施の形態にかかるレーザ溶接方法について説明する。本実施の形態にかかるレーザ溶接方法は、上記で説明したレーザ溶接装置１を用いて実施することができる。図４（ａ）〜（ｄ）の各々において、上図は上面図を、下図は断面図を示している。また、図４では被溶接物である２枚の金属板３１、３２が若干離間するように配置されている場合を示しているが、２枚の金属板３１、３２は互いに接するように配置されていてもよい。また、被溶接物である複数の金属板の枚数は３枚以上であってもよい。なお、図４では走査手段１１の走査範囲１８のみを示し、走査手段１１の図示を省略している。

本実施の形態にかかるレーザ溶接方法は、レーザ発振器１０から導かれたレーザビームを走査する走査手段１１を移動させながら、走査手段１１で走査されたレーザビーム１６を被溶接物である複数の金属板３１、３２に照射して複数の金属板３１、３２を溶接するレーザ溶接方法である。

図４（ａ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所４１にレーザビーム１６を照射して溶接箇所４１を仮止め溶接する。ここで、仮止め溶接とは、金属板３１、３２の相対的な位置ずれを抑制するためにする仮の溶接（つまり、本溶接よりも弱い接合強度の溶接）である。次に、走査手段１１は溶接箇所４２にレーザビーム１６を照射して溶接箇所４２を仮止め溶接する。その後、図４（ｂ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所４３（つまり、仮止め溶接した箇所４１に対応する箇所）にレーザビーム１６を照射して溶接箇所４３を本溶接する。ここで、本溶接とは金属板３１、３２同士を強固に接合するための溶接である。例えば、本溶接におけるレーザビーム１６の照射時間は、仮止め溶接におけるレーザビーム１６の照射時間よりも長い。また、本明細書において「仮止め溶接した箇所に対応する箇所」とは、「仮止め溶接した箇所およびその近傍」を意味するものとする。

ここで、金属板３１、３２の紙面左側の端部（つまり、金属板３１、３２の溶接開始位置側）は、クランプ（不図示）によって拘束されている。このため、溶接箇所４３を本溶接する際、溶接箇所４３の両側が拘束された状態で、つまり、溶接箇所４３の溶接方向の上流側がクランプで拘束され、溶接箇所４３の溶接方向の下流側が仮止め溶接箇所４２で拘束された状態で、溶接箇所４３を本溶接することができる。よって、溶接箇所４３を本溶接する際に金属板３１、３２が変形したり位置ずれしたりすることを抑制することができる。なお、図４（ａ）に示す溶接箇所４１は溶接の開始点であるため、溶接箇所４１の仮止め溶接は省略することができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所４４にレーザビーム１６を照射して溶接箇所４４を仮止め溶接する。その後、図４（ｄ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所４５（つまり、仮止め溶接した箇所４２に対応する箇所）にレーザビーム１６を照射して溶接箇所４５を本溶接する。つまり、図４（ｃ）に示すタイミングにおいて、溶接箇所４２を本溶接するのではなく、溶接箇所４２よりも溶接方向下流側の溶接箇所４４を仮止め溶接している。よって、図４（ｄ）に示すタイミングにおいて溶接箇所４５を本溶接する際、溶接箇所４５の両側が拘束された状態で溶接箇所４５を本溶接することができる。つまり、溶接箇所４５の溶接方向の上流側が既に本溶接された溶接箇所４３で拘束され、溶接箇所４５の溶接方向の下流側が仮止め溶接箇所４４で拘束された状態で、溶接箇所４５を本溶接することができる。よって、溶接箇所４５を本溶接する際に金属板３１、３２が変形したり位置ずれしたりすることを抑制することができる。

以降、同様の動作を繰り返すことで、金属板３１、３２を溶接することができる。また、図を用いての説明は省略するが、上記溶接の開始点と同様に溶接の終了点についても仮止め溶接を省略することができる。

「発明が解決しようとする課題」で説明したように、走査手段で走査されたレーザビームを被溶接物に照射して溶接するリモート溶接では、被溶接物がレーザビームの走査範囲よりも大きい場合（例えば、自動車のボディーなど）、走査手段でレーザビームを走査するだけでは被溶接物の全範囲を溶接することができない。このような場合は、走査手段をロボットで移動させながら溶接する必要がある。

ところで、被溶接物が複数の金属板である場合は、被溶接物を溶接する際に発生する熱歪や残留応力などにより被溶接物が変形し、溶接不良が発生する場合がある。このような溶接不良の発生を抑制するためには、本溶接の前に仮止め溶接を行うことが効果的である。

しかしながら、被溶接物を仮止め溶接した後に本溶接する場合は、ロボットで走査手段を移動して被溶接物を仮止め溶接（図１１（ａ）参照）した後、更にロボットで走査手段を移動して被溶接物を本溶接（図１１（ｂ）参照）する必要がある。つまり、この場合は走査手段が同じ溶接ルートを合計で２回移動する必要がある。また、ロボットが走査手段を移動する動作は、走査手段がレーザビームを走査する動作よりも遅い。したがって、被溶接物を溶接する際に走査手段が同じ溶接ルートを合計で２回移動すると、溶接に必要な工数が増加するという問題があった。

そこで、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法では、仮止め溶接工程と本溶接工程とを走査手段１１を移動させながら走査手段１１の走査範囲１８内において実施し、仮止め溶接工程と本溶接工程とを同一工程化している。このため、金属板３１、３２を溶接する際の走査手段１１の移動回数（つまり、溶接ルートを通る回数）を１回にすることができる。よって、被溶接物を溶接する際の工数を低減することができる。また、図４（ｄ）に示したように、金属板３１、３２を本溶接する際、本溶接する箇所４５が、既に本溶接された箇所４３と仮止め溶接された箇所４４とに挟まれた状態で（換言すると本溶接する箇所４５の両側が拘束された状態で）本溶接しているので、金属板３１、３２が変形することを抑制することができ、溶接不良の発生を抑制することができる。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、溶接不良の発生を抑制しつつ、被溶接物を溶接する際の工数を低減することが可能なレーザ溶接方法を提供することができる。

なお、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法では、本溶接する箇所を基準として溶接方向の下流側を２箇所以上仮止め溶接するようにしてもよい。以下、図５を用いて、溶接方向の下流側を２箇所以上仮止め溶接しながら被溶接物を溶接する場合について説明する。

図５（ａ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所５１、５２、５３のそれぞれにレーザビーム１６を照射して溶接箇所５１、５２、５３を仮止め溶接する。なお、溶接箇所５１、５２、５３を仮止め溶接する際の順番は、溶接箇所５１、５２、５３の順であってもよく、これ以外の順番であってもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所５４（つまり、仮止め溶接した箇所５１に対応する箇所）にレーザビーム１６を照射して溶接箇所５４を本溶接する。この場合も、金属板３１、３２の紙面左側の端部（つまり、金属板３１、３２の溶接開始位置側）は、クランプ（不図示）によって拘束されている。このため、溶接箇所５４を本溶接する際、溶接箇所５４の両側が拘束された状態で、つまり、溶接箇所５４の溶接方向の上流側がクランプで拘束され、溶接箇所５４の溶接方向の下流側が仮止め溶接箇所５２、５３の２箇所で拘束された状態で、溶接箇所５４を本溶接することができる。よって、溶接箇所５４を本溶接する際に金属板３１、３２が変形したり位置ずれしたりすることを抑制することができる。なお、図５（ａ）に示す溶接箇所５１は溶接の開始点であるため、溶接箇所５１の仮止め溶接は省略することができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所５５にレーザビーム１６を照射して溶接箇所５５を仮止め溶接する。その後、図５（ｄ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所５６（つまり、仮止め溶接した箇所５２に対応する箇所）にレーザビーム１６を照射して溶接箇所５６を本溶接する。溶接箇所５６を本溶接する際、溶接箇所５６の両側が拘束された状態で溶接箇所５６を本溶接することができる。つまり、溶接箇所５６の溶接方向の上流側が既に本溶接された溶接箇所５４で拘束され、溶接箇所５６の溶接方向の下流側が仮止め溶接箇所５３、５５の２箇所で拘束された状態で、溶接箇所５６を本溶接することができる。よって、溶接箇所５６を本溶接する際に金属板３１、３２が変形したり位置ずれしたりすること抑制することができる。

以降、同様の動作を繰り返すことで、金属板３１、３２を溶接することができる。また、図を用いての説明は省略するが、上記溶接の開始点と同様に溶接の終了点についても仮止め溶接を省略することができる。図５に示したレーザ溶接方法では、本溶接する箇所を基準として溶接方向の下流側の２箇所を仮止め溶接しているので、図４に示したレーザ溶接方法の場合よりも確実に金属板３１、３２の変形や位置ずれを抑制することができる。なお、図５に示したレーザ溶接方法では、本溶接する箇所を基準として溶接方向の下流側の２箇所を仮止め溶接している場合を示したが、仮止め溶接する箇所は２箇所以上であってもよい。レーザ溶接の工数を考慮すると、仮止め溶接する箇所は多くても６箇所程度とすることが好ましい。

図４、図５に示したレーザ溶接方法では、本溶接された箇所と仮止め溶接された箇所とが重畳するように本溶接を行った場合を示した。例えば、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、仮止め溶接した箇所４２にレーザビーム１６を照射して溶接箇所４５を本溶接していた。このように本溶接する箇所が仮止め溶接された箇所と重畳するように本溶接を行うことで、被溶接物に対する外部からの様々な入力が仮止め溶接された箇所に直接入ることがなくなり、仮止め溶接された箇所が破断することで起こり得る２次的不具合の誘発を抑制することができる。なお、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法では、本溶接する箇所が仮止め溶接された箇所から溶接方向と平行な方向および溶接方向と垂直な方向の少なくとも一方においてずれるように本溶接を行うようにしてもよい。

例えば、図６に示すように、本溶接された箇所６３、６５がそれぞれ仮止め溶接された箇所６１、６２から溶接方向と平行な方向においてずれるようにしてもよい。なお、図６では本溶接された箇所６３、６５がそれぞれ仮止め溶接された箇所６１、６２から溶接方向の上流側にずれている場合を示した。しかし、本実施の形態では、本溶接された箇所６３、６５がそれぞれ仮止め溶接された箇所６１、６２から溶接方向の下流側にずれるようにしてもよい。

また、例えば、図７に示すように、本溶接された箇所７３、７５がそれぞれ仮止め溶接された箇所７１、７２から溶接方向と垂直な方向においてずれるようにしてもよい。なお、図６では本溶接された箇所７３、７５がそれぞれ仮止め溶接された箇所７１、７２から紙面上側にずれている場合を示した。しかし、本実施の形態では、本溶接された箇所７３、７５がそれぞれ仮止め溶接された箇所７１、７２から紙面下側にずれるようにしてもよい。

また、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法では、本溶接する箇所が仮止め溶接された箇所から斜め方向にずれるように、つまり、溶接方向と平行な方向および溶接方向と垂直な方向においてずれるように本溶接を行うようにしてもよい。

以上で説明したように、本溶接する箇所を仮止め溶接された箇所からずらすことで、本溶接する際に、より近傍で被溶接物を拘束することができ、被溶接物の変形を抑制する効果を高めることができる。

また、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法では、必ずしも仮止め溶接した箇所に対応する箇所の全てを本溶接しなくてもよい。例えば、図８に示すように、仮止め溶接した箇所のうち１箇所置きに本溶接するようにしてもよい。図８において溶接箇所８１、８３は仮止め溶接のみを行った箇所、溶接箇所８２、８４は仮止め溶接を行った後に本溶接を行った箇所である。

また、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法では、図９に示すように、本溶接をする際に線状に溶接するようにしてもよい（線状に溶接している箇所を符号９３で示す）。この場合も、図９（ａ）に示すように、走査手段１１は溶接箇所９１、９２にレーザビーム１６を照射して溶接箇所９１、９２を仮止め溶接する。その後、図９（ｂ）に示すように、走査手段１１は仮止め溶接した箇所９１を本溶接する。このとき、走査手段１１は、金属板３１、３２を線状に溶接する。そして、溶接箇所９３が仮止め溶接した箇所９１に到達した後、仮止め溶接した箇所９２に到達する前に、溶接箇所９４を仮止め溶接する。

この場合も、本溶接の前に溶接方向側を仮止め溶接することで、溶接箇所の両側が拘束された状態で本溶接することができる。よって、溶接箇所を本溶接する際に金属板３１、３２の変形や位置ずれを抑制することができる。また、図９に示すように、本溶接する箇所を線状に溶接することで、図４に示したように本溶接する箇所をスポット状に溶接した場合よりも、金属板３１、３２を強固に溶接することができる。

なお、図１に示したレーザ溶接装置１では、ロボット１２が走査手段１１を移動している場合を示した。しかし、本実施の形態では、レーザ発振器１０を小型化することができるのであれば、ロボット１２が走査手段１１とレーザ発振器１０とを移動するように構成してもよい。

また、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法では、溶接箇所のナゲット形状は任意の形状とすることができる。例えば、Ｃ字状、Ｏ字状、線状などの形状としてもよい。また、本実施の形態にかかるレーザ溶接方法は、レーザ・アークハイブリッド溶接、電子ビーム溶接等を用いても実施することができる。また、複数台の走査手段（つまり、複数のレーザビーム）を用いて仮止め溶接と本溶接とを行ってもよい。この場合は、複数のレーザビームを用いているので、溶接スピードを速くすることができる。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、溶接不良の発生を抑制しつつ、被溶接物を溶接する際の工数を低減することが可能なレーザ溶接方法を提供することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。
上記で説明したレーザ溶接方法を用いて被溶接物を溶接した。本実施例では、６０００系のアルミニウム合金板を２枚重ねたものを被溶接物１００とした（図１０参照）。各々のアルミニウム合金板の厚さは１．２ｍｍと０．９ｍｍであった。レーザ溶接装置１のレーザ発振器１０にはファイバーレーザを使用した。仮止め溶接箇所の形状は、直径２ｍｍ程度のスポット形状とした。また、本溶接箇所の形状は、直径７ｍｍ程度のスポット形状とした。仮止め溶接の速度（つまりスポット形状を形成する際の速度）は０．１秒程度とした。また、本溶接の速度（つまりスポット形状を形成する際の速度）は１．０秒程度とした。

本実施例では、図１０に示すように、被溶接物１００の２０箇所を溶接した（溶接箇所を符号１０１で示す）。このとき、上記で説明したレーザ溶接方法を用いて、被溶接物１００の仮止め溶接と本溶接とを走査手段を移動させながら走査手段の走査範囲内において実施した。つまり、図１０に示す実施例では、被溶接物１００を溶接する際の走査手段の移動回数（つまり、溶接ルートを通る回数）を１回とした。このときの走査手段の移動速度は０．０９ｍ／ｓ、移動距離は２ｍ程度であった。また、全ての溶接箇所（２０点）を溶接（仮止め溶接と本溶接）するのにかかった時間は２２秒であった。つまり、１点当たりの溶接（仮止め溶接と本溶接）に１．１秒かかった。

また、比較例として、図１１（ａ）に示すように、走査手段を移動させて被溶接物１１０を仮止め溶接（仮止め溶接した箇所を符号１１１で示す）した後、更に図１１（ｂ）に示すように走査手段を移動させて被溶接物１１０を本溶接（本溶接した箇所を符号１１２で示す）した。図１１（ａ）に示す仮止め溶接にかかった時間は１点当たり０．１秒、合計で２秒（０．１秒×２０点）であった。なお、走査手段の移動速度を１ｍ／ｓとすると走査手段を正確に移動することができなかったため、走査手段の移動速度を落として対応した。このため、仮止め溶接工程では、走査手段の移動中に溶接している時間が少なくなり、加工効率が低下した。また、図１１（ｂ）に示す本溶接にかかった時間は１点当たり１秒、合計で２０秒（１秒×２０点）であった。

実施例および比較例を比較すると、比較例では走査手段が同じ溶接ルートを合計で２回移動する必要があるので、溶接に必要な工数が増加する。つまり、実施例と比較例とでは溶接そのものの時間（被溶接物にレーザビームを照射している時間に相当）は同一であるが（２２秒）、比較例では走査手段が同じ溶接ルートを合計で２回移動しているので、走査手段の移動も含めた溶接工程全体の時間は増加した。また、比較例の仮止め溶接工程では、走査手段の移動中に溶接を実施している時間が少なくなり、加工効率が低下した。

これに対して実施例では、仮止め溶接工程と本溶接工程とを走査手段を移動させながら走査手段の走査範囲内において実施し、仮止め溶接工程と本溶接工程とを同一工程化している。このため、被溶接物１００を溶接する際の走査手段の移動回数（つまり、溶接ルートを通る回数）を１回にすることができる。よって、被溶接物を溶接する際の工数を低減することができる。また、実施例では、走査手段が移動している間の殆どの時間で溶接（仮止め溶接と本溶接）しているので、溶接工程を集約することができ、加工効率を向上させることができる。

上記で説明した溶接方法では、２枚の板を重ね合わせた被溶接物を、重ね合わせ溶接する場合について説明した。しかし、本発明は、突き合わせ溶接やすみ肉溶接など、２つ以上の継手（被溶接物）を溶接するものであれば、どのような溶接にも適用することができる。

以上、本発明を上記実施の形態および実施例に即して説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１ レーザ溶接装置
１０ レーザ発振器
１１ 走査手段
１２ ロボット
１４、１５ ミラー
１６ レーザビーム
１８ 走査範囲
２１ 土台
２２ 回転機構
２３、２４、２５ 関節部
２６、２７、２８、２９ アーム部
３１、３２ 金属板（被溶接物）

Claims (5)

1. レーザ発振器から導かれたレーザビームを走査する走査手段を移動させながら、前記走査手段で走査されたレーザビームを被溶接物である複数の金属板に照射して前記複数の金属板を溶接するレーザ溶接方法であって、
   前記被溶接物の溶接方向の所定の箇所を仮止め溶接する工程と、
   前記被溶接物の前記仮止めされた箇所に対応する箇所を本溶接する工程とを、前記走査手段を移動させながら前記走査手段の走査範囲内において実施し、
   前記被溶接物の前記仮止めされた箇所に対応する箇所を本溶接する際、前記本溶接する箇所が前記本溶接する箇所を基準として前記溶接方向の上流側において既に本溶接された箇所と前記本溶接する箇所を基準として前記溶接方向の下流側において仮止め溶接された箇所とに挟まれた状態で本溶接する、
   レーザ溶接方法。
2. 前記本溶接する箇所を基準として前記溶接方向の下流側を２箇所以上仮止め溶接する、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
3. 前記本溶接する箇所が前記仮止め溶接された箇所と重畳するように前記本溶接を行う、請求項１または２に記載のレーザ溶接方法。
4. 前記本溶接する箇所が前記仮止め溶接された箇所から前記溶接方向と平行な方向および前記溶接方向と垂直な方向の少なくとも一方においてずれるように前記本溶接を行う、請求項１または２に記載のレーザ溶接方法。
5. 前記本溶接する際、前記本溶接する箇所を線状に溶接する、請求項１または２に記載のレーザ溶接方法。

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