JP3872340B2 - Ｙａｇレーザ溶接方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接位置の高さが連続的に変化する傾斜した接合部をＹＡＧレーザによって溶接するＹＡＧレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車の燃料タンクは、図６に反転した裏側の斜視図を示すように、プレス形成された亜鉛メッキ鋼板製の左右のボディパネル１１Ａ′，１１Ｂ′を突き合わせ溶接によって接合して成るタンクボディ１１′の下側開口部を溶接固定したボトムプレート１２′で閉塞して形成されている。二分割されたボディパネルの接合部１′は平面的に見て直線状となり、その接合作業は、上下逆さまにした状態で、後行程でボトムプレート１２′で閉塞される間隙を介して内側からＭＩＧ溶接やプラズマ溶接によって行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＩＧ溶接やプラズマ溶接は、溶接に係る作業時間が長くコストが高く、また、昨今求められている多品種少量生産には適さないという問題があった。
【０００４】
そこで、自動車ボディの組立等に用いられるようになってきているＹＡＧレーザ溶接を用いることが考えられている。燃料タンクは前述のごとく亜鉛メッキ鋼板によって内面側を亜鉛メッキ面として形成されるためにボディパネルの接合溶接は亜鉛メッキ面側からとなるが、ＹＡＧレーザ溶接はレーザによるスポット加熱であるために溶接速度が格段に速く亜鉛ガスの影響を少なくできると共に、溶接に係る作業時間の短縮によってコスト低減でき、また、多品種少量生産にも適する。
【０００５】
ところが、ボディパネルの接合部は前後が所定の曲率で立ち上がって傾斜面となっているため、当然のことながら、溶接作業の進行に伴って（溶接ヘッドの移動に伴って）、溶接位置の高さや溶接面の角度の変化に対応させて溶接ヘッドの高さや角度を変化させなければならない。しかし、通常の平面の溶接部位に対する溶接条件をそのまま傾斜部位に対しても適用したのでは、良好な溶接ができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記解決課題に鑑みてなされたものであって、溶接位置の高さや接合面の角度の変化にかかわらず良好に溶接することのできるＹＡＧレーザ溶接方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のＹＡＧレーザ溶接方法は、溶接位置の高さが連続的に変化する傾斜した接合部をＹＡＧレーザによって溶接する方法であって、溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部に対する溶接条件を基準として、立向下進では、レーザ出力の増大又は及び溶接速度の減少によって溶接入熱が所定量大きい溶接条件とすることを特徴とする。
【０００８】
また、溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部に対する溶接条件を基準として、立向上進では、レーザ出力の減少又は及び溶接速度の増大によって溶接入熱が所定量小さい溶接条件とすることを特徴とする。
【０００９】
更に、溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部に対する溶接条件を基準として、立向下進では、レーザ出力の増大又は及び溶接速度の減少によって溶接入熱が所定量大きい（例えば基準となる下向時の略１．１倍）溶接条件とすると共に、立向上進では、レーザ出力の減少又は及び溶接速度の増大によって溶接入熱が所定量小さい（基準となる下向時の略０．９倍）溶接条件とすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付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は本発明に係るＹＡＧレーザ溶接方法を適用して形成する自動二輪車の燃料タンクの斜視図である。
【００１１】
図示燃料タンク１０は、亜鉛メッキ鋼板によってそれぞれその亜鉛メッキ面を内側として形成された左右のボディパネル１１Ａ，１１Ｂを溶接一体化してタンクボディ１１を形成すると共に、その図示しない下面側の開口部をボトムプレートで閉塞して形成される。
【００１２】
その左右のボディパネル１１Ａ，１１Ｂの接合を、ＹＡＧレーザ溶接によって下記のごとく行う。
【００１３】
即ち、図２に断面図を示すように、両ボディパネル１１Ａ，１１Ｂを上下逆さまで接合部１を突き合わせ、給油口部１３を利用して保持治具２によって位置決め保持し、その接合部１を一端側から他端側に向けて溶接する。接合部１は、平面的に見て直線状であり、側面から見ると中央の略水平部の両端がそれぞれ所定の曲率の円弧状で略垂直状態に立ち上がっている。つまり、接合部１の何れの側を開始点としても、接合面は溶接作業進行方向に対して下りの傾斜から水平、更に上りの傾斜へと変化し、溶接位置の高さが連続的に変化するものである。
【００１４】
このように、接合面が傾斜して溶接位置の高さが変化する接合部１に対し、溶接ヘッド進行方向に対する傾斜に応じてＹＡＧレーザの溶接条件を変化させることで、全域に亘って良好な溶接を行うことができる。
【００１５】
ＹＡＧレーザ溶接ヘッド２０は、多関節のロボットアーム２１の先端に支持されて、少なくとも接合部１を含む鉛直面内において位置及び角度が可変自在となっており、接合部１の始点から終点に向かって移動操作されると共に、各溶接位置に対し所定の距離を保って略直角となるよう姿勢制御される。その姿勢は、略水平な接合部１に対しては溶接ヘッド２０が略鉛直となるために下向、傾斜面に対しては溶接ヘッド２０が鉛直より上向きとなる（水平に近くなる）ために立向とそれぞれ呼び、更に、進行方向と傾斜方向の関係は、傾斜面に対して下る状態を下進、傾斜面に対して上る状態を上進とそれぞれ呼ぶ。
【００１６】
ここで、溶接条件は、水平な接合面に対する下向の溶接条件を基準として、立向下進の場合には溶接入熱を所定量大きくし、立て向き上進の場合には溶接入熱を所定量小さく設定する。
【００１７】
図３，図４及び図５に、レーザ出力又は溶接速度を種々変化させて溶接入熱を変えて試験し、溶接姿勢及び進行方向別に良好な結果が得られた溶接条件を示す。
【００１８】
図３（Ａ）はレーザスポット径１．０ｍｍの場合の溶接入熱とレーザ出力の関係を示し、（Ｂ）は溶接入熱と溶接速度との関係を示す。同様に、図４はスポット径１．２ｍｍ、図５はスポット径１．５ｍｍの結果をそれぞれ示す。尚、板厚は全て０．８ｍｍである。
【００１９】
これらの結果から、立向下進の場合には、水平な接合面に対する下向の溶接条件を基準として、レーザ出力を大きくすると共に溶接速度を小さくして溶接入熱を略１０％大きくすることで良好に溶接でき、立向上進の場合には、水平な接合面に対する下向の溶接条件を基準として、レーザ出力を小さくすると共に溶接速度を大きくして溶接入熱を略１０％小さくすることで良好に溶接できることが解った。
【００２０】
これは、水平面に対して適用される一定の溶接条件で溶接作業を行った場合、立向下進では溶接進行方向に溶融池の垂れを生じてレーザビームの貫通力が不足傾向になるために溶接入熱を大きくする必要があり、立向上進では、溶融池の垂れを防ぐために溶接入熱を小さくより迅速に溶接する必要があるためと考えられる。
【００２１】
尚、溶接入熱の変化調節は、レーザ出力又は溶接速度の何れか一方を変化させることで行っても良いが、例えば立向下進の場合にレーザ出力のみを増大させて溶接入熱を大きくするとレーザビームの貫通力が大きくなりすぎて接合板材を貫通してしまう恐れがあり、溶接速度との兼ね合いで設定することが好ましいものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るＹＡＧレーザ溶接方法によれば、溶接ヘッドが下向きとなる水平な溶接部位に対する溶接条件を基準として、立向下進では、レーザ出力の増大又は及び溶接速度の減少によって溶接入熱が所定量大きい溶接条件とすることにより、接合面の傾斜によって生ずる溶融池の垂れと溶接進行方向が同一のために生ずる溶接入熱の不足を補って、良好な溶接結果を得ることができる。
【００２３】
また、溶接ヘッドが下向きとなる水平な溶接部位に対する溶接条件を基準として、立向上進では、レーザ出力の減少又は及び溶接速度の増大によって溶接入熱が所定量小さい溶接条件とすることにより、溶融池の垂れを防いで迅速に溶接することで、良好な溶接結果を得ることができる。
【００２４】
更に、溶接ヘッドが下向きとなる水平溶接部位に対する溶接条件を基準として、立向下進では、レーザ出力の増大又は及び溶接速度の減少によって溶接入熱が所定量大きい（例えば基準となる下向時の略１．１倍）溶接条件とすると共に、立向上進では、レーザ出力の減少又は及び溶接速度の増大によって溶接入熱が所定量小さい（基準となる下向時の略０．９倍）溶接条件とすることにより、立向下進では接合面の傾斜によって生ずる溶融池の垂れと溶接進行方向が同一のために生ずる溶接入熱の不足を補って良好な溶接結果を得ることができると共に、立向上進では溶融池の垂れを防いで迅速に溶接することで良好な溶接結果を得ることができる。これにより、水平部の前後両側に立ち上がりを有する自動二輪車燃料タンクのボディパネルの溶接等を一工程で良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＹＡＧレーザ溶接方法を適用して形成する自動二輪車の燃料タンクの斜視図である。
【図２】ボディパネルの溶接状態を説明する断面図である。
【図３】（Ａ）はレーザスポット径１．０ｍｍの場合の溶接入熱とレーザ出力の関係を示すグラフ，（Ｂ）は溶接入熱と溶接速度との関係を示すグラフである。
【図４】（Ａ）はレーザスポット径１．２ｍｍの場合の溶接入熱とレーザ出力の関係を示すグラフ，（Ｂ）は溶接入熱と溶接速度との関係を示すグラフである。
【図５】（Ａ）はレーザスポット径１．５ｍｍの場合の溶接入熱とレーザ出力の関係を示すグラフ，（Ｂ）は溶接入熱と溶接速度との関係を示すグラフである。
【図６】自動二輪車の燃料タンクを反転した裏側の斜視図である。
【符号の説明】
１ 接合部
２ 保持治具
１０ 燃料タンク
１１ タンクボディ
１１Ａ，１１Ｂ ボディパネル
２０ ＹＡＧレーザ溶接ヘッド

Claims (8)

1. 溶接位置の高さが連続的に変化する傾斜した接合部をＹＡＧレーザによって溶接する方法であって、
   溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部に対する溶接条件を基準として、立向下進では溶接入熱が所定量大きい溶接条件とすることを特徴とするＹＡＧレーザ溶接方法。
2. 溶接位置の高さが連続的に変化する傾斜した接合部をＹＡＧレーザによって溶接する方法であって、
   溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部に対する溶接条件を基準として、立向上進では溶接入熱が所定量小さい溶接条件とすることを特徴とするＹＡＧレーザ溶接方法。
3. 上記溶接入熱の増大は、レーザ出力の増大によって行われることを特徴とする請求項１に記載のＹＡＧレーザ溶接方法。
4. 上記溶接入熱の増大は、溶接速度の減少によって行われることを特徴とする請求項１に記載のＹＡＧレーザ溶接方法。
5. 上記溶接入熱の減少は、レーザ出力の減少によって行われることを特徴とする請求項２に記載のＹＡＧレーザ溶接方法。
6. 上記溶接入熱の減少は、溶接速度の増大によって行われることを特徴とする請求項２に記載のＹＡＧレーザ溶接方法。
7. 溶接位置の高さが連続的に変化する傾斜した接合部をＹＡＧレーザによって溶接する方法であって、
   溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部に対する溶接条件を基準として、立向下進ではレーザ出力を増大させると共に溶接速度を低下させて溶接入熱が所定量大きい溶接条件とし、立向上進ではレーザ出力を減少させると共に溶接速度を増大させて溶接入熱が所定量小さい溶接条件とすることを特徴とするＹＡＧレーザ溶接方法。
8. 上記立向下進時における溶接入熱は、溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部を基準として略１．１倍、上記立向上進時における溶接入熱は溶接ヘッドが下向きとなる水平な接合部を基準として略０．９倍とすることを特徴とする請求項７に記載のＹＡＧレーザ溶接方法。

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