JPH01118389A - レーザ溶接方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レーザ溶接方法及びその装置に関する。

［従来の技術］ 溶接速度が大きく、且つ、比較的熱影響による歪が小さ
く、高精度の溶接を行なうことができる溶接方法の一つ
として、レーザ溶接方法は一般に良く知られている。

ところが、上記レーザ溶接では、高密度エネルギ（レー
ザビーム）を溶接部に集中して照射する関係上、例えば
突合せ溶接を行なう場合、欠陥の少ない良好な溶接部を
得るためには、その突合せ部のギャップについて厳格な
管理が要求され、このギャップが板厚の１／１０を越え
る場合は、レーザ法による溶接は、一般に、非常に困難
になる。

ところで、例えば自動車の車体の外板に用いられる鋼板
は、０．７〜１．２＋ｍ程度の板厚のものか多く、この
ような薄い板材の突合せ溶接にレーザ溶接法を適用する
場合には、突合せ部のギャップの最大許容限度は７０〜
１２０μとなり、高い生産性が要求される量産工程にお
いて、このような高精度のギャップ管理を行なうことは
実際上困難である。

すなわち、上記のような薄い板材は、一般に、シャーリ
ング或いはブランキングなどにより所定の形状に材料取
りされるが、このとき、他の板材との突合せ部を形成す
る端部では、微小な形状のばらつきが生じ得るとともに
、通常、所謂かえりが発生する。上記微小な端部形状の
ばらつきやかえりが端部に生じるため、上記薄い板材を
互いに突合せた際のギャップ管理が困難なものとなる。

このため、従来より、シャーリングなどにより材料取り
を行なった後に突合せ端部に機械加工を施して形状を整
えるとともにかえりを除去する、或いは、突合せ部のギ
ャップにフィラーワイヤを送給しながら溶接するなどの
方法が試みられているが、前者では突合せ端部に機械加
工を施す工程が新たに必要でありコスト高になるという
問題があり、後台ではギャップにフィラーワイヤを送給
するために装置が複雑になるなどの問題がある。

また、例えば、特開昭６１−４６３８９号公報では、溶
接トーチに先行するイメージセンサにより突合計部のギ
ャップ量を検知し、このギャップ量に応じてレーザ光の
集光径と溶接トーチの走行速度を調節することにより溶
接不良を防止するようにしたレーザ溶接方法が提案され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記従来のレーザ溶接方法では、突合せ部の
ギャップ量に応じてレーザ光の集光径及び溶接速度を調
節するようにしているので、確かに、ギャップ量か比較
的小さい場合には溶接不良の発生を防止することができ
るものの、上記ギャップ量が比較的大きい場合には対応
できず、また、イメージセンサ及び該センサからの検知
信号による制御系を新たに設ける必要があるため、レー
ザ溶接装置及びその制御が複雑化するという問題があっ
た。

また、溶接すべき板材の板厚には、製造時のばらつきに
対して許容差が設定されており、これら板材どうしを突
合せた場合、その突合せ部には、一般に、上記許容差に
基づく微小な段差が生じ得る。例えば、０．７〜１．２
ｕ程度の薄板について、その板厚の許容差が±０．０５
ｘｘに設定されている場合、２枚の上記薄板を突合せた
時、最大０゜１ａｍの段差が突合せ部に生じ得る。

この様な段差を有する突合せ部にレーザ溶接を行った場
合、溶接欠陥が生じ易いという間層かあった。

［発明の目的］ この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、比較
的簡単な方法及び装置により、突合せ部のギャップ及び
段差に起因する溶接不良の発生を防止することができる
レーザ溶接方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ このため、本願の第１の発明は、突合せ端部に加工時の
かえりを有する薄板どうしを突合せ、該突合せ部にレー
ザ光を照射して溶接するレーザ溶接方法において、上記
薄板の突合せ端部どうしを突合せ、該突合せ部を押圧部
材により平坦にした後、上記突合せ部をレーザ溶接する
ようにしたしのである。

更に、本願の第２の発明は、突合せ端部に加工時のかえ
りを有する薄板どうしを突合せ、該突合せ部にレーザ光
を照射して溶接するレーザ溶接装置において、上記突合
せ部にレーザ光を照射しつつ該突合せ部に沿って移動す
るレーザヘッドと、該レーザヘッドに先行して上記突合
せ部に沿って移動するとともに該突合せ部のかえりを薄
板側に押圧する押圧部材と、該押圧部材と組合わされて
上記突合せ部の反押圧側を支持する支持部材とを備えた
ものである。

［発明の効果〕 本願の第１の発明によれば、突合せ端部に加工時のかえ
りを有する薄板どうしをレーザ溶接により突合せ溶接す
るに際して、溶接するに先立って、突合せ部を押圧部材
により平坦にするようにしたので、上記突合せ部におけ
る薄板の厚さの微小な違いに起因する段差を無くすこと
ができるとともに、上記かえりを押圧部材により突合せ
部のギャップに押込むことができ、ギャップ量を大幅に
小さくすることができろ。この結果、比較的簡単な方法
により、突合せ部のギャップ及び段差に起因する溶接不
良の発生を防止することができる。

更に、本願の第２の発明によれば、突合せ端部に加工時
のかえりを有する薄板どうしの突合せ溶接を行なうレー
ザ溶接装置において、突合計部にレーザ光を照射しつつ
該突合せ部に沿って移動するレーザヘッドに先行して上
記突合せ部に沿って移動するとともに、該突合せ部のか
えりを薄板側に押圧する押圧部材と、該押圧部材と組合
わされて上記突合せ部の反押圧側を支持する支持部材と
を設けたので、上記突合せ部をレーザ溶接する際に、溶
接に先立って、該突合せ部を平坦にすることができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を、添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第５図に示すように、本実施例に係るレーザ溶接方法に
より突合せ溶接される薄板ｌ及び薄板２は、いずれも、
鋼板素材を、例えばシャーリングすることによって（オ
料取りが行なわれ、上記ツヤ−リングの際に、突合せ端
部１　ａ、　２　ａに剪断方向のかえり１ｂ、２ｂが生
じている。

そして、上記薄板ｌ及び薄板２は、共にかえり部［ｂ、
２　ｂを上方に向けた状Ｃで、その突合せ端部１　ａ、
　２　ａが突合されている。従って、この突合せ状態で
は、例えば第６図に示すように、突合せ部３に部分的に
ギャップ４か生じている。

上記薄板１と薄板２との突合せ溶接を行なうには、第４
図に示すように、両薄板ｌ、２を上記した突合せ状態で
溶接基台５」二に載置し、レーザヘッド６によりレーザ
光を照射しつつ、該レーザヘッド６を突合せ部３に沿っ
て移動させることにより溶接を行なう。

上記溶接基台５には、レーザ溶接時にレーザ光が突合せ
部３を貫通して該基台５を損傷させることを防止するた
めに、上方に開口部を有する溝部５ａが設けられており
、薄板１．２は、突合せ部３が上記溝部５ａの開口部の
中央に位置するように載置されている。

ところで、本実施例では、レーザ溶接に先立って、上記
突合せ部３のかえり部１ｂ、２ｂを薄板ｌ。

２側に押圧し、突合せ部３のレーザ光を照射する表面部
３ａを平坦にするようにしている。

以下、上記突合せ部３の表面部３ａを平坦にする方法及
びそのための装置について説明する。

第１図及び第４図に示すように、本実施例に係るレーザ
ヘッド６には、該レーザヘッド６に固定されたローラ保
持部材７を介して鋼製のローラ８が設けられている。該
ローラ８は、上記レーザヘッド６の移動方向に伸長した
上記ローラ保持部材７の先端部に取付けられ、該保持部
材７により下方（突合せ部３）に押圧されるとともに、
レーザヘッド６に先行して、突合せ部３に沿って該突合
せ部３上を回転しながら移動する。

一方、上記突合せ部３の下方に位置する溝部５ａには、
上記ローラ８と組合わされて突合せ部３の反押圧側を支
持する支持部材９が収納されている。

該支持部材９は、その上部の外周面の断面形状が上方に
向けて先尖りとなる略半円状に形成されるとともに、下
部にはスラストベアリング１１が固着され、ｄ１′Ｆ部
５ａの底面上を溝の長平方向に自在に移動することがで
きるようになっている。

上記支持部材９は、第１図に示すように、溝部５ａ内に
挿入されたロッド１２の先端部に取付けられ、該ロッド
１２を、例えば第１図において矢印で示した方向に牽引
することによって、ローラ８に対応して移動するように
なっている。

従って、第２図に示すように、上記ローラ８が通過する
以前には上方に突出していた突合せ部３のかえり部１ｂ
、２ｂは、ローラ８が通過することにより、第３図に示
すように、薄板！、２側に押圧され、突合せ部３のレー
ザ光を照射する表面部３ａが平坦になるとともに、上記
かえり部１ｂ、２ｂが突合せ部３のギャップ４に押込ま
れて該ギャップ４は大幅に小さくなる。

以上、説明したように、本実施例によれば、突合せ端部
１　ａ、　２　ａに加工時のかえりｌｂ、２ｂを有する
薄板１．２どうしをレーザ溶接により突合せ溶接するに
際して、溶接するに先立って、突合せ部３をローラ８に
より平坦にするようにしたので、上記突合せ部３におけ
る薄板の厚さの微小な違いに起因する段差を無くすこと
ができるとともに、上記かえりＩｂ、２ｂをローラ８に
より突合せ部３のギャップ４に押込むことかでき、ギヤ
ツブ攪を大幅に小さくすることができる。この結果、比
較的簡単な方法により、突合せ部３のギャップ４及び段
差に起因する溶接不良の発生を防止することができるの
である。

更に、本実施例によれば、突合せ端部１ａ、２ａに加工
時のかえりｌ　ｂ、　２　ｂを有する薄板１．２どうし
の突合せ溶接を行なうレーザ溶接装置において、突合せ
部３にレーザ光を照射しつつ該突合せ部３に沿って移動
するレーザヘッド６に先行して上記突合せ部３に沿って
移動するとともに、該突合計部３のかえりｌｂ、２ｂを
薄板１．２側に押圧するローラ８と、該ローラ８と組合
わされて上記突合せ部３の反押圧側を支持する支持部材
９とを設けたので、上記突合計部３をレーザ溶接する際
に、溶接に先立って、該突合せ部３の表面部３ａを平坦
にすることができるのである。

尚、上記実施例（以下、これを第１実施例という。）は
、突合せ部３を平坦にするために、レーザヘッド６に固
定されたローラ８と支持部材９とを用いたものであった
が、この場合には、突合せ部３を押圧する際に上記レー
ザヘッド６がその反力を受ける関係上、比較的大きい押
圧力を要するときには、レーザヘッド６の剛性を向上さ
せる必要があり、該レーザヘッドが大掛かりなものとな
るという問題がある。このような場合には、レーザヘッ
ドと別体の押圧部材により突合せ部を平坦にすることが
できる。

以下、この発明の第２実施例について説明する。

第７図に示すように、本実施例では、突合せ溶接される
べき薄板２１．２２は、かえり２１ｂ、２２ｂを有する
突合せ端部２１ａ、２２ａどうしを突合せた状態で、上
型パンチ２８と下型パンチ２９とを備えたプレス装置２
０のプレス基台２５上に載置されている。

上記下型パンチ２９は、第８図に示すように、プレス基
台２５に設けられた空間部２５ａに上下方向について摺
動自在に収納されるとともに、その下端部にはシリンダ
装置３１のピストンロッド３２が取付けられ、該ピスト
ンロッド３２が上下動することにより、上記下型パンチ
２９が上下動するようになっている。

上記上型パンチ２８及び下型パンチ２９は、共に、薄板
２１．２２の突合せ部２３よりも長い長さを有しており
、第９図に示すように、上型パンチ２８を下降させて突
合−計部２３に当接させた状態で、下型パンチ２９を上
昇させて突合せ部２３をプレスすることにより、該突合
せ部２３のレーザ光を照射する側の表面部２３ａを平坦
にすることができる。

そして、その後、上型パンチ２８を上方に上昇させると
ともに、第１０図に示すように、下型パンチ２９を下降
させた状態で、ロボット（不図示）に取付けられたレー
ザヘッド２６をプレス基台２５上に移動させ、該レーザ
ヘッド２６により突合せ部２３にレーザ光を照射して溶
接を行なう。

本実施例では、上記レーザヘッド２６は、ロボットに取
付けて移動せしめるようになっており、３次元空間内を
自在に移動することができるので、プレス装置２０外か
らプレス基台２５上への移動、及びプレス基台２５上で
の突合せ部２３に沿った移動などを容易に行なうことが
できる。

以上、説明したように、本実施例によれば、突合せ部２
３を平坦にするための押圧部材（上型パンチ２８）をレ
ーザヘッド２６とは別体に設けたので、レーザヘッド２
６は、突合せ部２３を押圧する際の反力を受けることは
ない。従って、レーザヘッド２６の剛性を大きくするこ
となく、突合せ部２３に対する押圧力を大きく設定する
ことができるのである。

尚、上記第２実施例は、下型パンチ２９をシリンダ装置
３１により駆動させて突合せ部２３に押圧力を加えるよ
うにした、所謂、下側ブレッサ機構としたものであった
か、これとは逆に、下側に受は具を設け、上方から押圧
力を加えるようにした、所謂、上側ブレッサ機構を適用
することもできる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明するためのらので、
第１図は第１実施例に係るレーザ溶接装置の要部を説明
するための装置の断面説明図、第２図は第１図を“Ａ“
−“Ａ”線で切断して示した断面図、第３図は第１図を
“Ｂ”−“Ｂ”線で切断して示した断面図、第４図は第
１実施例に係るレーザ溶接装置の斜視図、第５図は第１
実施例に係る薄板の突合せ端部の拡大断面図、第６図は
第１実施例に係る突合せ部の平面図、第７図は第２実施
例に係るプレス装置の斜視図、第８図、第９図及び第１
０図は第２実施例に係るレーザ溶接装置の作動を説明す
るための一連の図面であり、第８図は突合せ部押圧前、
第９図は押圧時、第１０図は溶接時の状態をそれぞれ示
す装置要部の断面説明図である。 １．２．２１．２２−・・薄板、ｌａ、２ａ、２１ａ、
２２ａ・・・突合せ端部、ｌ　ｂ、２ｂ、２　ｌ　ｂ、
２２ｂ・・・かえり、３．２３・・・突合せ部、６．２
６・・・レーザヘッド、８・・・ローラ、９・・・支持
部材、２８・・・上型パンチ、２９・・・下型パンチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）突合せ端部に加工時のかえりを有する薄板どうし
   を突合せ、該突合せ部にレーザ光を照射して溶接するレ
   ーザ溶接方法において、 上記薄板の突合せ端部どうしを突合せ、該突合せ部を押
   圧部材により平坦にした後、上記突合せ部をレーザ溶接
   することを特徴とするレーザ溶接方法。
2. （２）突合せ端部に加工時のかえりを有する薄板どうし
   を突合せ、該突合せ部にレーザ光を照射して溶接するレ
   ーザ溶接装置において、 上記突合せ部にレーザ光を照射しつつ該突合せ部に沿っ
   て移動するレーザヘッドと、該レーザヘッドに先行して
   上記突合せ部に沿って移動するとともに該突合せ部のか
   えりを薄板側に押圧する押圧部材と、該押圧部材と組合
   わされて上記突合せ部の反押圧側を支持する支持部材と
   を備えたことを特徴とするレーザ溶接装置。