JP4867599B2 - レーザ溶接方法およびその装置 - Google Patents

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。

防錆鋼板は、鋼板の表裏面に、たとえば亜鉛メッキなどの皮膜層が施された鋼板である。このような防錆鋼板を重ね合わせてレーザ溶接を行った場合、レーザエネルギーによって、重ねられた面の亜鉛メッキが鋼板より先に溶けるため、それが蒸発するために溶接ビードに穴が開くポロシティといわれる不具合が生じる。

このような現象を防止するための従来の技術としては、同じ溶接部位に対して、まず、
１回目のレーザ照射として深い焦点で行い、その後２回目として１回目よりも浅い焦点でレーザ照射を行う技術がある（特許文献１）。

この従来の技術によれば、１回目のレーザ照射によりできたポロシティを２回目のレーザ照射により埋め戻すことで、ビード表面に発生する穴あきを修復し、溶接品質が向上するとされている。
特開２００１−１６２３８９号公報

しかしながら、このような従来の技術では、先に深い焦点によってレーザ照射が行われるため、レーザが被溶接部材の奥深くあるいはレーザが被溶接部材を突き抜けて照射されることになる。このため、亜鉛メッキ層が蒸発すると共に、鋼板の一部が飛んで、２回目のレーザ照射溶接時には、ビード形成や穴埋めに必要な肉が少なくなるという問題があり、ポロシティ（穴）の十分な埋め戻しができないおそれがある。

また、ポロシティそのものは、レーザ照射面（表面とすると）のみならず、その反対側（裏面）にも発生するが、従来技術では、表面にしか２回目のレーザ照射が行われないため、裏面に発生したポロシティの修復はできないという問題もある。なお、仮に裏面に発生したポロシティをも修復しようとすれば、表面の次に裏面にも焦点の浅いレーザ照射を行う比ゆ用があり、非常に複雑な工程を取らざるを得ない。

そこで本発明の目的は、ポロシティの発生を抑え、優れた溶接品質を得ることのできるレーザ溶接方法およびその装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、第１の被溶接部材と第２の被溶接部材を重ね合わせてそれらの合わせ面に位置する少なくとも一方の被溶接部材に施されている皮膜層に至り、かつ、前記第２の被溶接部材を突き抜けない入熱量で前記第１の被溶接部材側から１回目のレーザ照射を行う段階と、前記１回目のレーザ照射より大きく、かつ、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材の溶接が完了する入熱量で前記第１の被溶接部材側から２回目のレーザ照射を行う段階と、を有することを特徴とするレーザ溶接方法である。

また、上記目的を達成するための本発明は、レーザ発振器から導かれたレーザを反射させる移動可能な反射鏡と、第１の被溶接部材と第２の被溶接部材を重ね合わせてそれらの合わせ面に位置する少なくとも一方の被溶接部材に施されている皮膜層に至り、かつ、前記第２の被溶接部材を突き抜けない入熱量で前記第１の被溶接部材側から１回目のレーザ照射を実行させ、当該レーザ照射によるレーザ照射点の軌跡が所定の溶接パターンを描くように前記反射鏡を制御し、前記１回目のレーザ照射の後、前記１回目のレーザ照射より大きく、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材の溶接が完了する入熱量で前記第１の被溶接部材側から２回目のレーザ照射を実行させ、当該レーザ照射によるレーザ照射点の軌跡が前記所定の溶接パターンを描くように前記反射鏡を制御する制御手段と、を有することを特徴とするレーザ溶接装置である。

本発明によれば、はじめに重ね合わせた被溶接部材の合わせ面にある皮膜層にのみ到達するように１回目のレーザ照射を行い、その後、完全に溶接できるように１回目より大きな入熱量となるように２回目のレーザ照射を行うこととしたので、１回目のレーザ照射時には、合わせ面にある皮膜層の成分を蒸発させるが溶接に必要となる肉の減少を防ぐことができ、２回目のレーザ照射においては肉不足などの不具合が生じることなく、かつ１回目のレーザ照射でできたポロシティを埋めて良好なビード形成を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

以下では、まず、本発明による溶接方法について説明し、続いてこの方法を実施するための装置の一例について説明する。

図１および図２は、本発明を適用したレーザ溶接方法を説明するための説明図である（各図において（ａ）図は部分断面斜視図、（ｂ）図は断面図）。

ここで被溶接部材は、２枚の防錆鋼板１０１（第１の被溶接部材）および１０２（第２の被溶接部材）である。

この防錆鋼板１０１は、鋼板１１１および１１２の表裏面ともに皮膜層として亜鉛メッキが施された亜鉛メッキ層１２０ａおよび１２０ｂを有する。なお、防錆鋼板１０１は皮膜層として亜鉛メッキのほかに、たとえば亜鉛―鉄合金メッキを施したものなど、そのほかの防錆鋼板１０１でも同じように扱うことができる。

本実施形態のレーザ溶接方法は、まず、図１に示すように、被溶接部材である２枚の防錆鋼板１０１および１０２を図示するように重ね合わせる。このとき防錆鋼板１０１および１０２間の隙間は無くてもよい。

このように、防錆鋼板１０１および１０２を重ね合わせたとき、その合わせ面には亜鉛メッキ層１２０ａが存在することになる。

この状態で１回目のレーザ照射を行う。１回目のレーザ照射は、２枚の防錆鋼板１０１および１０２の合わせ面にある亜鉛メッキ層１２０ａに至り、かつ、２枚目の防錆鋼板１０２を突き抜けない程度の入熱量となるようにレーザ１００を照射する。このときレーザ照射点の移動軌跡は実際の溶接と同じ軌跡である。なお、入熱量の制御については後述する。

この１回目のレーザ照射によって、２枚の防錆鋼板１０１および１０２の間にあるメッキされた亜鉛は溶融して外部に放出される。したがって、この段階で出来上がったビード１１５には、亜鉛の蒸発に伴ってポロシティ１１６が形成されることになる。

次に、図２に示すように、２回目のレーザ照射を行う。２回目のレーザ照射は１回目のレーザ照射より強く、２枚目の防錆鋼板１０２まで確実に至り、溶接が完了する入熱量となるようにレーザ１００を照射する。このときの入熱量は、２枚の防錆鋼板１０１および１０２を突き抜けてもよい。したがって、２回目のレーザ照射は通常のレーザ溶接と同じ程度とすればよい。なお、２回目のレーザ照射においてもその軌跡は１回目と同じにする。

このように２回目のレーザ照射を行うことで、１回目のレーザ照射時に形成されたポロシティ１１６がこの２回目のレーザ照射による鋼板１１１（鉄）の溶融によって埋まり、出来上がったビード１２５はポロシティ１１６のない良好なものとなる。これは、１回目のレーザ照射により、２枚の防錆鋼板１０１および１０２の間にあった皮膜層の亜鉛は既になくなっているために、２回目のレーザ照射において新たに亜鉛が蒸発することがなく、１回目のときに発生したポロシティ１１６が埋められるためである。しかも、レーザが２枚目の防錆鋼板１０２を突き抜けたとしても既に防錆鋼板１０１および１０２の間に亜鉛は存在しないため、レーザが突き抜けた側にポロシティが発生することはない。

なお、重ね合わせた防錆鋼板１０１および１０２の外側に位置する皮膜層の亜鉛メッキ層１２０ｂは、いずれもレーザ照射により蒸発するが、そのまま外に蒸発するためポロシティ１１６の原因となることはない。

１回目のレーザ照射と２回目のレーザ照射のそれぞれのレーザ照射点の移動軌跡が同じ軌跡を描くようにする理由について説明する。

図３は、レーザ照射点の軌跡を説明するための説明図である。

図３（ａ）に示すように、１回目のレーザ照射Ｌ１と２回目のレーザ照射Ｌ２をそれぞれ同じ軌跡を描くようにすると、２回目のレーザ照射Ｌ２は１回目のレーザ照射Ｌ１によって既に亜鉛が蒸発した部分Ｚ０に入射されることになる。したがって、２回目のレーザ照射Ｌ２時には亜鉛の蒸発は無く、ポロシティ１１６の新たな発生もない。

一方、図３（ｂ）に示すように、１回目のレーザ照射Ｌ１の軌跡に対して２回目のレーザ照射Ｌ２の軌跡がずれてしまうと、２回目のレーザ照射Ｌ２範囲の一部に１回目のレーザ照射Ｌ１が当なかった部分、すなわち、亜鉛が蒸発していない部分Ｚ１に２回目のレーザ照射Ｌ２が当たることになる。このため、２回目のレーザ照射Ｌ２時にも亜鉛が蒸発してしまい、新たにポロシティＰが発生する可能性がある。

したがって、１回目のレーザ照射と２回目のレーザ照射を同じ軌跡を描くようにする必要がある。なお、１回目のレーザ照射と２回目のレーザ照射の軌跡は、２回目のレーザ照射においてレーザによる金属溶解域が、亜鉛が蒸発していない部分Ｚ１にかからない程度となればよく、その範囲であれば多少のずれは許容される。

次に、１回目のレーザ照射と２回目のレーザ照射における入熱量の制御について説明する。

被溶接部材に入る入熱量の制御方法は、さまざまな方法があるが、ここでは３つの制御例を説明する。

図４は、入熱量の第１の制御例を説明するための説明図である。

第１の制御例は、照射するレーザのレーザ照射点の移動速度を変えることで１回目のレーザ照射と２回目のレーザ照射で入熱量が変わるようにする。

本実施形態では、レーザ発信器から導かれたレーザを反射鏡１１によって反射させてレーザの照射方向を変更するようにしている（装置構成については後述する）。

したがって、第１の制御例では、図４に示すように、反射鏡１１の移動速度を、１回目の方が２回目より速くすることで、レーザ照射点の移動速度を速くして、レーザ焦点位置での入熱量が１回目のレーザ照射の方が２回目より少なくなるようにしているのである。

なお、この制御ではレーザ出力は１回目、２回目共に同じである。

図５は、入熱量の第２の制御例を説明するための説明図である。

第２の制御例は、レーザ出力を１回目の方が２回目よりも弱くなるようにしている。なお、反射鏡１１の移動速度は１回目、２回目共に同じである。

レーザ出力の制御は、レーザ発信機（詳細後述）でレーザ出力の値そのものを制御することによって行う。

これにより、レーザ焦点位置での入熱量が１回目のレーザ照射の方が２回目より少なくなる。

図６は、入熱量の第３の制御例を説明するための説明図である。

第３の制御例は、レーザの焦点位置を１回目と２回目で変更することにより入熱量を制御するものである。なお、レーザ出力、反射鏡１１の移動速度は１回目、２回目共に同じである。

レーザの焦点位置の変更は、たとえば、フォーカス変更機構付きのレンズによって１回目と２回目で焦点位置を変更する方法である。このときレンズから被溶接部材までの距離は変わらない。また、他の方法としては、レンズによる焦点位置は変更せず、１回目と２回目でレンズから被溶接部材までの距離を変更する。

いずれの場合でも、１回目のレーザ照射のときは、被溶接部材面上における焦点のスポット径が２回目より広くなるようにする。

これにより、レーザ焦点位置での入熱量が１回目のレーザ照射の方が２回目より少なくなる。

なお、上述した第１および第２の制御例においては、焦点位置の変更は行わないものとする。

以上、３つの制御方法について説明したが、１回目のレーザ照射と２回目のレーザ照射におけるそれぞれの入熱量は、重ね合わせた防錆鋼板１０１の総厚さに対する１枚目の防錆鋼板１０１（レーザ照射面側にある防錆鋼板１０１）の厚さの割合を目安にして求めればよい。すなわち、重ね合わせた防錆鋼板１０１および１０２の総厚さ（防錆鋼板１０１と１０２の厚さの合計）を１００％として１枚目の防錆鋼板１０１がこのうち５０％を占める場合、すなわち、２枚の防錆鋼板１０１および１０２の板厚が同じ場合は、２回目のレーザ照射の入熱量を１００％として、１回目のレーザ照射の入熱量を５０〜７０％程度とするのが好ましい。この例では１枚目の防錆鋼板１０１が占める割合である５０％に対して２０％程度入熱量が多くなるようにしたが、１枚目の防錆鋼板１０１が占める割合に対してどの程度増加させるかは、板厚などにより適宜調節することになる。

これにより、板厚が同じ２枚の防錆鋼板１０１を重ね合わせたときに、レーザは２枚の防錆鋼板１０１および１０２の合わせ面にある亜鉛メッキ層１２０ａに至り、かつ、２枚の防錆鋼板１０１および１０２を突き抜けない程度の入熱量となる。

次に、上述した本実施形態における溶接動作を実行するためのレーザ溶接装置について説明する。

図７は、本発明を適用したレーザ溶接システムを説明するための概略斜視図、図８はレーザ加工ヘッドを説明するための概略透視図である。

なお、本実施形態におけるレーザ溶接装置は、ロボットのアーム先端に取り付けることを想定したものである。このため、レーザ溶接装置をレーザ加工ヘッドと称する。

図示するレーザ溶接システムを用いた溶接は、これまでのスポット溶接などと比較して、溶接冶具が直接ワークと接触せずに、レーザを用いてワークから離れた場所から溶接するものである。このためこのような溶接をリモート溶接と称されることがある。

図示したレーザ溶接システムは、ロボット１と、このロボット１のアーム２先端に設けられ、レーザ１００を照射するレーザ加工ヘッド（レーザ溶接装置）３と、レーザ光源であるレーザ発振器５と、レーザ発振器５からレーザ加工ヘッド３までレーザを導く光ファイバーケーブル６とからなる。レーザ発振器５は、レーザを光ファイバーケーブル６によって導くためにＹＡＧレーザ発振器を用いていおり、その出力が多段階制御可能なものである。

ロボット１は、一般的な多軸ロボット（多関節ロボットなどとも称されている）などであり、教示作業によって与えられた動作経路のデータに従い、その姿勢を変えてアーム２の先端、すなわちレーザ加工ヘッド３をさまざまな方向に移動させることができると共にレーザ加工ヘッド３の向きも変更可能となっている。

ロボットアーム２へのレーザ加工ヘッド３の取り付けには、たとえば、ロボットアームからの振動が伝わるのを抑えるために振動を吸収する振動抑制部材を入れて取り付けることが好ましい。振動抑制部材としては、たとえば、制振鋼板、ダンパー、制振ゴムなどが使用可能であり、特に、レーザ加工ヘッド３に加わる振動に固有の周波数において振動吸収効果の高いものが好ましい。

このレーザ加工ヘッド３は、図８に示すように、光ファイバーケーブル６によって導かれたレーザ１００を、最終的に目的物方向へ照射する反射鏡１１（反射手段）と頂点の調整を行うレンズ郡１２を有する。また、そのほかに反射鏡１１を回動させるモータとギア機構、およびレンズを移動させるアクチュエータなどを備える（いずれも不図示）。

反射鏡１１は、鏡面を通る垂直な線をｚ軸として、このｚ軸と直行するｘ軸およびｙ軸をそれぞれ中心として独立に移動自在であり、この移動、すなわち、反射鏡１１の向きを変えることでレーザ１００の照射方向を自在に振り分けることができる。

レンズ群１２内には、光ファイバーケーブル６端部から照射されたレーザを平行光にするコリメートレンズ１２ａと、平行光になったレーザを所定位置で集光させる集光レンズ１２ｂなどを有する。

反射鏡１１およびレンズ１２ｂの動作は、後述するロボット制御装置からの指令により制御されている。

レーザ発振器５は、ＹＡＧレーザ発振器である。ここでは、レーザを光ファイバーケーブル６によって導くためにＹＡＧレーザを用いている。なお、その他のレーザであってもレーザ溶接に使用でき、光ファイバーケーブル６で導くことができるものであれば限定されない。

図９は、このレーザ溶接システムの制御系を説明するためのブロック図である。

レーザ溶接システムの制御系は、レーザ発振器５におけるレーザ出力のオン、オフおよび出力値を制御するレーザコントローラ５１と、ロボット１の動きを制御するロボット制御装置５２と、レーザ加工ヘッド３の反射鏡１１の動きを制御する加工ヘッド制御装置５３からなる。

レーザコントローラ５１は、レーザ出力のオン、オフと、レーザの出力強度調整などを行っている。このレーザコントローラ５１は、ロボット制御装置５２からの制御信号（指令）によって、レーザ出力のオン、オフおよび出力調整を行っている。

ロボット制御装置５２は、ロボット１の動き（姿勢）を制御すると共にレーザ出力のオン、オフなどの制御指令、加工ヘッド制御装置５３への反射鏡１１の動作制御指令、焦点調整の指令なども行っている。すなわち、ロボット制御装置５２は、溶接動作における全体の制御として、ロボットの動作と共に前述した２回のレーザ照射における入熱量の制御も行っており、制御手段として機能するものである。

実際の制御は、上述したレーザ照射時の入熱量の制御をいずれか一つ（または複数の制御方を組み合わせてもよい）を採用して、その動作を実行するためのプログラムが組み込まれることで制御が行われる。

加工ヘッド制御装置５３は、ロボット制御装置５２からの指令によって反射鏡１１および集光レンズ１２ｂを動かしてレーザの照射方向および焦点位置を変更する。

このように構成されたレーザ溶接システムを用いたリモート溶接の方法を説明する。

図１０は、レーザ溶接におけるレーザ加工ヘッド３とレーザ照射方向の動きを説明するための説明図である。なお、ここでは理解を容易にするためにごく簡単な基本形を例に説明する。

この方法は、レーザ加工ヘッド３がＡの位置に来た時点でレーザ加工ヘッド３を停止させ、そこから反射鏡１１を回動させてレーザ照射可能範囲内に位置する溶接点３０１、３０２、および３０３に対して１回目のレーザ照射を連続的に行う。そして、反射鏡を溶接点３０１にレーザ照射することのできる元の位置に戻し、溶接点３０１、３０２、および３０３に対して２回目のレーザ照射を連続的に行う。これにより、溶接点３０１、３０２、および３０３に対するレーザ溶接が終了する。

その後、レーザをいったん停止させて、レーザ加工ヘッド３をＡ位置からＢ位置に移動し、レーザ加工ヘッド３をＢ位置で停止させて、溶接点３０４、３０５、および３０６に対して１回目のレーザ照射を連続的に行う。そして、反射鏡を溶接点３０１にレーザ照射することのできる元の位置に戻し、溶接点３０４、３０５、および３０６に対して２回目のレーザ照射を連続的に行う。これにより、溶接点３０４、３０５、および３０６に対するレーザ溶接が終了する。

ここで、各溶接点は、溶接ビードの強度を上げるために、単なる点ではなく、たとえば、直線状、Ｃ文字形、Ｓ（またはＺ）文字形、矩形状などの溶接パターン（レーザ照射点により描くパターン）を描くようにしている。

図１１は、前記溶接方法を用いた動作手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、前記のようにロボット制御装置が溶接の全体の制御を行っているためこの動作手順はロボット制御装置が実行するものとして説明する。

まず、ロボット制御装置５２は、レーザ加工ヘッド３の移動を開始させ（Ｓ１）、ロボット１画軸からのフィードバック信号（例えばエンコーダの信号）から、ロボットアーム２の先端に取り付けられているレーザ加工ヘッド３の現在位置を取得して、溶接位置（例えば前記図９におけるＡの位置）に到達したなら（Ｓ２：Ｙｅｓ）、レーザ加工ヘッドを停止させる（Ｓ３）。

そして、ロボット制御装置５２は、加工ヘッド制御装置５３に対して、最初の溶接点（たとえば溶接点３０４）方向にレーザが照射されるように反射鏡を移動（回動）させる（Ｓ４）。このとき、同時にレーザコントローラ５１に対して所定のレーザ出力をするように指令する。

続けてロボット制御装置５２は、加工ヘッド制御装置５３に対して、あらかじめ決められている溶接パターン及び１回目のレーザ照射条件により最初の溶接点にレーザを照射するように加工ヘッド制御装置５３へ指令する（Ｓ５）。このとき１回目のレーザ照射条件は、前述した第１〜第３の制御例の通りであり、後に行われる２回目のレーザ照射の入熱量よりも少ないものとなるようにしている。

続いて、ロボット制御装置５２は、最初の溶接点への１回目のレーザ照射が終了すれば現在溶接位置で溶接可能範囲内に次の溶接点がないか否かを判断し（Ｓ６）、次の溶接点があれば、その方向へ反射鏡を向けるように指令する（Ｓ７）。その後はＳ５〜７を、Ｓ６で次の溶接点がないと判断されるまで行われることになる。なお、ここで、次の溶接点があるか否かはあらかじめプログラムされている。

一方、Ｓ６において次の溶接点がなければ、ロボット制御装置５２は、その位置での最初の溶接点方向へ反射鏡を移動させて（Ｓ８）、あらかじめ決められている溶接パターン及び２回目のレーザ照射条件によりレーザ照射を行うように加工ヘッド制御装置５３へ指令する（Ｓ９）。

続いて、ロボット制御装置５２は、最初の溶接点への２回目のレーザ照射が終了すれば現在溶接位置で溶接可能範囲内に次の溶接点がないか否かを判断し（Ｓ１０）、次の溶接点があれば、その方向へ反射鏡を向けるように指令する（Ｓ１１）。その後はＳ９〜１０を、Ｓ９で次の溶接点がないと判断されるまで行われることになる。なお、ここで、次の溶接点があるか否かはあらかじめプログラムされている。

一方、Ｓ９において次の溶接点がなければ、ロボット制御装置５２は、すべての溶接が終了したか否かを判断し（Ｓ１２）、終了していなければ処理はＳ１へ戻されて、次の溶接位置（例えば前記図９におけるＢの位置）へレーザ加工ヘッド３を移動させ、その後、全溶接が終了するまでＳ１〜１２の処理が繰り返し実行されることになる。

以上に複数の溶接点に対して、それぞれ２ｋ歳のレーザ照射が実行されて、品質の良好な溶接が行われることになる。

なお、ここでは、レーザ加工ヘッド３が停止した一つの溶接位置において、それぞれ３つの溶接点に対してレーザ照射が行われることを例に説明したが、一つの溶接位置において、溶接する溶接点は、１つでも良いし３つ以上さらに複数であっても良い。同様に一つひとつの溶接位置において溶接を実行する溶接点おかずもそれぞれ異なるものであってよい。

以上、本実施形態によれば、はじめに重ね合わせた被溶接部材の合わせ面にある亜鉛メッキ層１２０ａにのみ到達するように１回目のレーザ照射を行い、その後、完全に溶接できるように１回目より大きな入熱量となるように２回目のレーザ照射を行うこととしたので、１回目のレーザ照射時には、合わせ面にある亜鉛メッキを蒸発させるが溶接に必要となる肉の減少を防ぐことができ、２回目の完全な溶接動作においては肉不足などの不具合が生じることなく良好なビード形成を行うことができる。しかも、１回目のレーザ照射は、重ね合わせた２枚目の防錆鋼板１０２を突き抜けていないので、このときできるポロシティ１１６は、レーザ照射面のみであるから、この面にできたポロシティ１１６は２回目のレーザ照射によって確実に埋め戻して、なおかつ、２回目のレーザ照射が防錆鋼板１０２を突き抜けても、その時点ではポロシティ１１６の原因となる亜鉛は存在していないので、レーザ照射面と反対側の面にポロシティ１１６ができることはない。したがって、溶接完了後の被溶接部材は両面共にポロシティ１１６のない良好なものとなる。

以上本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明はこの様な実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、２枚の防錆鋼板を重ね合わせたものを例に説明したが、３枚、４枚などさらに複数枚の防錆鋼板を溶接する場合にも適用可能である。このような３枚以上の防錆鋼板を溶接する場合にも、前述した実施形態同様に、１回目のレーザ照射における入熱量を防錆鋼板の合わせ目にある皮膜層に至り、かつレーザ照射面から見て最も遠くにある鋼板を突き抜けない程度として、２回目のレーザ照射を通常の溶接と同じように実施すればよい。

また、本発明は、溶接する部材すべてが防錆鋼板である必要はなく、被溶接部材のうち１枚が防錆鋼板で、しかも合わせ面に皮膜層がくるような場合に好適である。

また、上述した実施形態では、レーザ加工ヘッドが停止した状態で各溶接点にレーザ照射するようにしているが、これにかえて、レーザ加工ヘッドを移動させながら、反射鏡を移動させることで、溶接点に溶接するようにしてもよい。レーザ加工ヘッドを移動させながら溶接する場合は、レーザ加工ヘッドの移動速度と反射鏡の移動速度（回転速度）を合成した速度が、溶接時におけるレーザ照射点の移動速度となる。したがって、上述した第１の制御例のようにレーザ照射点の移動速度で入熱量を制御する場合は、この合成速度により制御することとなる。

本発明を適用したレーザ溶接方法を説明するための説明図である。 本発明を適用したレーザ溶接方法を説明するための説明図である。 レーザ照射点の軌跡を説明するための説明図である。 入熱量の第１の制御例を説明するための説明図である。 入熱量の第２の制御例を説明するための説明図である。 入熱量の第３の制御例を説明するための説明図である。 レーザ溶接システムを説明するための概略斜視図である。 レーザ溶接システムの制御系を説明するためのブロック図である。 レーザ加工ヘッドを説明するための概略透視図である。 レーザ溶接におけるレーザ加工ヘッドとレーザ照射方向の動きを説明するための説明図である。 前記溶接方法を用いた動作手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ロボット、
３…レーザ加工ヘッド、
１１…反射鏡、
５２…ロボット制御装置、
１０１、１０２…防錆鋼板、
１１１、１１２…鋼板、
１１５…ビード、
１１６…ポロシティ、
１２０ａ、１２０ｂ…亜鉛メッキ層（皮膜層）。

Claims (9)

1. 第１の被溶接部材と第２の被溶接部材を重ね合わせてそれらの合わせ面に位置する少なくとも一方の被溶接部材に施されている皮膜層に至り、かつ、前記第２の被溶接部材を突き抜けない入熱量で前記第１の被溶接部材側から１回目のレーザ照射を行う段階と、
   前記１回目のレーザ照射より大きく、かつ、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材の溶接が完了する入熱量で前記第１の被溶接部材側から２回目のレーザ照射を行う段階と、
   を有することを特徴とするレーザ溶接方法。
2. 前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射のそれぞれのレーザ照射点の移動軌跡が同じであることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接方法。
3. 前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射のそれぞれの入熱量は、前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射でレーザ照射点の移動速度を変えることにより制御することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ溶接方法。
4. 前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射のそれぞれの入熱量は、前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射でレーザ出力を変えることにより制御することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ溶接方法。
5. 前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射のそれぞれの入熱量は、前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射でレーザの焦点を変えることにより制御することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ溶接方法。
6. レーザ発振器から導かれたレーザを反射させる移動可能な反射鏡と、
   第１の被溶接部材と第２の被溶接部材を重ね合わせてそれらの合わせ面に位置する少なくとも一方の被溶接部材に施されている皮膜層に至り、かつ、前記第２の被溶接部材を突き抜けない入熱量で前記第１の被溶接部材側から１回目のレーザ照射を実行させ、当該レーザ照射によるレーザ照射点の軌跡が所定の溶接パターンを描くように前記反射鏡を制御し、前記１回目のレーザ照射の後、前記１回目のレーザ照射より大きく、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材の溶接が完了する入熱量で前記第１の被溶接部材側から２回目のレーザ照射を実行させ、当該レーザ照射によるレーザ照射点の軌跡が前記所定の溶接パターンを描くように前記反射鏡を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレーザ溶接装置。
7. 前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射のそれぞれの入熱量は、前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射で前記反射鏡の移動速度を変えることにより制御することを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接装置。
8. 前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射のそれぞれの入熱量は、前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射で前記レーザ発振器からのレーザ出力を変えることにより制御することを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接装置。
9. 前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射のそれぞれの入熱量は、前記１回目のレーザ照射と前記２回目のレーザ照射で前記レーザの焦点を変えることにより制御することを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接装置。

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