JPH03254381A - レーザ溶接方法 - 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 本発明は防錆処理層を介在して重合する複数の部材にレ
ーザビームを照射して溶接する方法に関する。

従来の技術 自動車の車体を製造するには、プレス成形した各種の車
体構成パネルを車体組み立て工程で順次電気抵抗法によ
りスポット溶接してホワイトボディを構成し、このホワ
イトボディに塗装工程で塗装を施して防錆、つまり耐食
性を持たせている。

ところでドア、あるいは車体骨格部材としてのフロント
メンバ、リヤメンバ、サイドシル等のようにスプラッシ
ュを受は易い車体構成部品において、複数の部材をスポ
ット溶接した場合、溶接点間における接合面間に微少な
隙間を生じる。この微少な隙間を有する複数の部材の接
合部に塗装を施しても、塗料が接合部面間の微少な隙間
に侵入しにくく耐食性の観点から好ましくない。

そこで複数の部材のうちの少なくとも一方を防錆処理鋼
板で構成し、複数の部材を重合することによりその間に
防錆処理層を介在させ、この防錆処理層の介在する複数
の部材の接合部をスポット溶接する傾向にある。

発明が解決しようとする課題 前述のように、複数の部材のうちの少なくとも一方を防
錆処理鋼板で構成し、複数の部材を重合することにより
その間に防錆処理層を介在させ、この防錆処理層の介在
する複数の部材の接合部をスポット溶接する場合、溶接
防錆処理層は一般的には亜鉛−ニッケル合金、亜鉛−鉄
合金のような亜鉛系の合金材料または亜鉛のような純金
属材料のように複数の部材よりも融点の低い金属材料で
構成されているため、防錆処理層が急激に気化して、ナ
ゲツトにブローホールが発生し、溶接不良になることが
ある。

このようなことから、例えば特開昭５２−１１３３４１
号公報に開示されているように、溶接に先がけて電極棒
で掻き爪を引っ掻き運動させることにより、複数の部材
の溶接範囲中に存在する防錆処理層を除去することも考
えられるけれども、防錆処理層を除去するだけの機構を
付設することになるので、溶接装置の構造が複雑で溶接
作業性が悪くなる。

課題を解決するための手段 そこで本発明は、先ず複数の部材のうちで防錆処理層を
有する部材をその防錆処理層が溶接機のレーザビーム照
射手段側に向けられるように配置した後、この部材の溶
接範囲中に存在する防錆処理層に上記レーザビーム照射
手段から防錆処理層を溶融するに必要なエネルギのレー
ザビームを照射して、当該溶接範囲中の防錆処理層を除
去し、次いで上記防錆処理層を介在させつつ複数の部材
を重合した後、この重合した複数の部材の防錆処理層が
存在しない溶接範囲に上記レーザビーム照射手段から複
数の部材を溶接するに必要なエネルギのレーザビームを
照射して、複数の部材を溶接する。

実施例 第１実施例（第１〜６図参照） この第１実施例は、複数の部材１．２のうちの一方の部
材ｌが防錆処理層３を有し、他方の部材２が防錆処理層
の無いものを使用し、これら複数の部材１．２を防錆処
理層３を介在させるように重合してレーザ溶接する場合
である。また、この複数の部材１．２には複数のロケー
ト孔４．５が個別に形成されている。これらロケート孔
４．５は複数の部材１．２を重合した場合には位置が一
致する。

ここで、この実施例に使用する溶接装置について説明す
ると、この溶接装置は第１図に示すように、複数の部材
１，２を溶接するレーザビーム照射手段ＩＯと複数の部
材１．２を把持するワーククランパ手段２０と制御装置
３０とを備えている。

レーザビーム照射手段１０はワーククランパ手段２０の
基台２１を左右に跨ぐ凹型フレーム１１に装着されてお
り、制御装置３０からの指令で矢印Ｘで示す横方向と矢
印Ｙで示す上下方向とに駆動制御されるようになってい
る。具体的には図外の上下移動機構の駆動源を内蔵する
本体１２の後壁に突出部１２ａが形成され、この突出部
１２ａが門型フレーム１１の頂部を形成する水平フレー
ムｌｌａに形成した横長の溝１１ｂに挿入され、この溝
１１ｂ内に挿入した突出部１２ａの先端部が水平フレー
ム１１に内蔵された図外の横移動機構の駆動源の出力部
に連結されている一方、上下移動機構の駆動源の出力部
にレーザビーム照射手段１０のボディ１３が連結されて
おり、上記横移動機構の駆動源と上下移動機構の駆動源
とが制御装置３０からの指令で駆動することにより、ボ
ディ１３が水平フレーム１１に対して横方向と上下方向
とに駆動制御される。このボディ１３の下端面には筒体
■４が下方に向けて突出されており、この筒体Ｉ４には
第３．５図に示すようにレーザ発振器や収束レンズ等か
らなるレーザ発振部１５が内蔵され、このレーザ発振部
１５からレーザビームＩ６が制御装置３０からの指令で
スポット状に収束された状態で下方に向けて出力される
。このレーザ発振部１５と筒体１４との間には図外のシ
ールドガス供給源に接続した下部開放状のシールドガス
通路１７が環状に形成され、このシールドガス通路Ｉ７
から窒素ガスのような不活性ガスがシールドガスＧとし
て第５図に示すように制御装置３０からの指令でレーザ
ビームＩ６を囲みながら下方に向けて噴射される。また
ボディ１３下端面の筒体１４よりも外側の一部には図外
の加圧空気供給源に接続したエアーノズル１８が装着さ
れている。このノズル１８は筒体１４に沿って下方に向
けて延長されており、この延長端１８ａからは制御装置
３０からの指令でレーザビーム１６が第６図に仮想線で
示す一方の部材１における複数の溶接範囲ｌａ中に存在
する防錆処理層３を照射する部分に向けて第３図に示す
ように加圧空気Ａを噴射する。

ワーククランパ手段２０は基台２１に矢印Ｚで示す前後
方向に駆動制御されるベースプレート２２を備えている
。具体的には、基台２１の左右方向略中央部には前後移
動機構の駆動源２３が取り付けられ、基台２１の左右両
端部には前後方向に延長する左右レール２４が取り付け
られ、この左右レール２４にはベースプレート２２の左
右両端下部に設けられた左右ガイド２５が前後方向へ摺
動可能に嵌合され、このベースプレート２２の左右方向
略中央下部はねじ機構２６を介して駆動源２３に連結さ
れ、この駆動源２３が制御装置３０からの指令で駆動す
ることにより、ベースプレート２２が第１図に仮想線で
示すワーク給排作業位置と第１図に実線で示す溶接作業
位置とに移動停止する。このベースプレート２２上には
複数の固定クランプ２７が左右に所定距離離間して立設
され、この複数の固定クランプ２７には複数の可動クラ
ンプ２８がピン２８ａで個別に連結され、この可動クラ
ンプ２８のピン２８ａよりも後部には複数の固定クラン
プ２７に個別に取り付けられた複数のクランプ駆動源２
９の出力部がピン２９ａで個別に連結され、この複数の
クランプ駆動源２９が制御装置３０からの指令で同期駆
動することにより、複数の可動クランプ２８が同時に開
閉動作する。また複数の固定クランプ２７のうちの少な
くとも一方のワーク載置部２７ａにはロケートピン２７
ｂが立設されている。

したがって、この溶接装置により複数の部材１゜２を溶
接するには、先ずワーククランパ手段２０のベースプレ
ート２２がワーク給排作業位置に停止して、可動クラン
プ２８が開いている状態において、防錆処理層３を有す
る一方の部材ｌの防錆処理層３をレーザビーム照射手段
１０側に向くようにして、ロケート孔４をロケートピン
２７ｂに挿入しつつ、一方の部材１を固定クランプ２７
のワーク載置部２７ａに載せた後、可動クランプ２８を
閉じて、一方の部材１を第２図に示すようにワーククラ
ンパ手段２０で保持する。

次ぎに、ワーククランパ手段２０のベースプレート２２
をワーク給排作業位置から溶接作業位置に移動停止し、
レーザビーム照射手段１０を上昇限度位置から下降して
、そのレーザ発信部１５の下端部を溶接作業時よりも一
方の部材ｌに近い位置で、しかもレーザビーム照射手段
１０を横移動したときにワーククランパ手段２０に当接
しない位置で、さらにレーザビーム照射手段１０から出
力されるレーザビーム１６が溶接時の溶接範囲１ａに略
等しくなる位置で下降停止した後、レーザビーム照射手
段１０のレーザ発信部１５から防錆処理層３を溶融蒸発
させるのに必要な出力でレーザビーム１６を所定時間出
力して、一方の部材１の溶融範囲ｌａ中に存在する防錆
処理層３を溶融蒸発しつつ除去する。これと並行して、
エアーノズル１８から加圧空気Ａを吹き付けて、上記防
錆処理層３の溶融蒸発する成分を排除する。この−方の
部材Ｉの溶接範囲ｌａ中に存在する防錆処理層３の除去
に際しては、この実施例では第６図に仮想線で示すよう
に一方の部材１に溶接範囲１ａが複数に別れて設定され
ているので、前述したのと同様にレーザビーム照射手段
１０の間欠的な横移動停止とワーククランパ手段２０の
間欠的な前後移動停止との組み合わせによって、一方の
部材ｌの複数の溶接範囲１ａ毎にレーザビーム１６が適
切に照射できるようにする。

そして一方の部材１における全部の溶接範囲ｌａ中の防
錆処理層３を除去したならば、ワーククランパ手段１０
を溶接作業位置からワーク給排作業位置に復帰して、可
動クランプ２８を開き、他方の部材２のロケート孔５を
ロケートピン２７ｂに挿入して、この他方の部材２を一
方の部材Ｉの上に載せる。つまり防錆処理層３を介在さ
せた状態で複数の部材１．２を重合させる。この後、可
動クランプ２８を閉じて、ワーククランパ手段ＩＯを溶
接作業位置に移動停止し、第５図に示すようにレーザビ
ーム照射手段１０を上記下降位置から少し上昇して、レ
ーザビーム照射手段ＩＯから出力されるレーザビーム１
６が防錆処理層３の存在しない溶接範囲１ａよりも少し
狭くなる位置で上昇停止した後、レーザビーム照射手段
ＩＯのレーザ発信部１５から複数の部材１，２を溶接さ
せるのに必要な出力でレーザビーム１６を出力し、当該
レーザビーム１６を部材２の上から複数の部材１．２の
溶接範囲１ａ毎に所定時間照射して溶接を行う。これと
並行して、第５図に示すようにシールドガス通路１７か
らシールドガスＧを噴射して、溶接部分のまわりを保護
する。この場合にも、複数の部材１．２における溶接範
囲１ａが複数に別れて設定されているので、レーザビー
ム照射手段１０の間欠的な横移動停止とワーククランパ
手段２０の間欠的な前後移動停止との組み合わせによっ
て、その複数の溶接範囲１ａ毎にレーザビームＩ６が適
切に照射できるようにする。

このレーザビーム１６による複数の部材１．２に必要な
溶接が全部終了したならば、レーザビーム照射手段１０
を上昇してその上昇限度位置に停止するとともに、ワー
ククランパ手段２０をワーク給排位置に復帰し、可動ク
ランプ２８を開いて、溶接された複数の部材１．２を固
定クランプ２７から取り出す。これにより、レーザ溶接
作業の１サイクルが終了する。

第２実施例（第７〜９図参照） この第２実施例は、複数の部材ＩＡ、２Ａそれぞれが防
錆処理層３Ａ、３Ｂを有したものを使用し、これら複数
の部材ＩＡ、２Ａを防錆処理層３Ａ、３Ｂを介在させる
ように重合してレーザ溶接する場合である。また、この
複数の部材ＩＡ、２Ａのうちでワーククランパ手段２０
の固定クランプ２７のワーク載置部２７ａに載かれる側
の一方の部材ＩＡには複数のロケート孔４が形成されて
いる。

この実施例に使用する溶接装置はレーザビーム照射手段
ｌＯとワーククランパ手段２０と制御装置３０とを備え
ている基本的な構造は前記第１実施例の溶接装置と同一
であるが、ワーククランパ手段２０の可動クランプ２８
には複数のワーク載置部２８ｂが個別に形威しである点
、この複数のワーク載置部２８ｂには複数の磁石２８ｃ
が個別に埋設しである点、ワーク載置部２８ｂの外側壁
にはロケートアーム２８ｄが個別に設けられている点等
に特徴がある。

したがって、この溶接装置により複数の部材ＩＡ、２Ａ
を溶接するには、先ずワーククランパ手段２０のベース
プレート２２がワーク給排作業位置に停止して、可動ク
ランプ２８が開いている状態において、一方の部材ＩＡ
の防錆処理層３Ａをレーザビーム照射手段１０側に向く
ようにして、ロケート孔４をロケートピン２７ｂに挿入
しつつ一方の部材ＩＡを固定クランプ２７のワーク載置
部２７ａに載せる一方、他方の部材２Ａの防錆処理層３
Ｂをレーザビーム照射手段１０側に向くようにして、ロ
ケートアーム２Ｓｃ１間に他方の部材２Ａを可動クラン
プ２８のワーク載置部２８ｂに載せる。

次ぎに、可動クランプ２８を開いたまま、第８図に示す
ようにワーククランパ手段２０のベースプレート２２を
ワーク給排作業位置から溶接作業位置に移動停止し、レ
ーザビーム照射手段ＩＯを上昇限度位置から下降して、
そのレーザ発信部１５の下端部を溶接作業時よりも一方
の部材ＩＡまたは他方の部材２Ａに近い位置で、しかも
レーザビーム照射手段１０を横移動したときにワークク
ランパ手段２０に当接しない位置で、さらにレーザビー
ム照射手段１０から出力されるレーザビーム１６が溶接
時の溶接範囲１ａ、２ａに略等しくなる位置で下降停止
した後、レーザビーム照射手段１０のレーザ発信部１５
から防錆処理層３Ａ。

３Ｂを溶融蒸発させるのに必要な出力でレーザビーム１
６を所定時間出力して、一方の部材ＩＡの溶融範囲Ｉａ
中と他方の部材２Ａの溶接範囲２ａ中それぞれに存在す
る防錆処理層３Ａ、３Ｂを溶融蒸発しつつ除去する。こ
れと並行して、エアーノズル１８から加圧空気Ａを吹き
付けて、上記防錆処理層３Ａ、３Ｂの溶融蒸発する成分
を排除する。この複数の部材ＩＡ、２Ａの溶接範囲１ａ
。

２ａ中に存在する防錆処理層３Ａ、３Ｂの除去に際して
は、この実施例では第７図に仮想線で示すように溶接範
囲１ａ、２ａが複数に別れて設定されている一方、複数
の部材ＩＡ、２Ａの高さが異なることから、レーザビー
ム照射手段１０の間欠的な横移動停止とレーザビーム照
射手段ＩＯの間欠的な上下移動停止とワーククランパ手
段２０の間欠的な前後移動停止との組み合わせによって
、複数の部材ＩＡ、２Ａの複数の溶接範囲１ａ、２ａ毎
にレーザビーム１６が適切に照射できるようにする。

そして複数の部材ＩＡ、２Ａにおける全部の溶接範囲１
ａ、２ａ中の防錆処理層３Ａ、３Ｂを除去したならば、
第９図に示すようにワーククランパ手段ｌＯを溶接作業
位置からワーク給排作業位置に復帰して、可動クランプ
２８を閉じて、他方の部材２Ａを一方の部材ＩＡの上に
載せる。つまり防錆処理層３Ａ、３Ｂを介在させた状態
で複数の部材ＩＡ、２Ａを重合させる。このとき他方の
部材２Ａは磁石２８ｃにより可動クランプ２８に保持さ
れて落下することはない。この後、ワーククランパ手段
ＩＯを溶接作業位置に移動停止し、レーザビーム照射手
段１０を上記下降位置から少し上昇して、レーザビーム
照射手段１０から出力されるレーザビーム１６が防錆処
理層３Ａ、３Ｂの存在しない溶接範囲１ａ、２ａよりも
少し狭くなる位置で上昇停止した後、レーザビーム照射
手段ｌＯのレーザ発信部１５から複数の部材ＩＡ。

２Ａを溶接させるのに必要な出力でレーザビーム１６を
出力し、当該レーザビーム１６を部材２Ａの上から複数
の部材ＩＡ、２Ａの溶接範囲１ａ。

２ａ毎に所定時間照射して溶接を行う。これと並行して
、シールドガス通路１７からシールドガスＧを噴射して
、溶接部分のまわりを保護する。この場合にも、複数の
部材ＩＡ、２Ａにおける溶接範囲１ａ、２ａが複数に別
れて設定されているので、レーザビーム照射手段１０の
間欠的な横移動停止とワーククランパ手段２０の間欠的
な前後移動停止との組み合わせによって、その複数の溶
接範囲１ａ、２ａ毎にレーザビーム１６が適切に照射で
きるようにする。

このレーザビーム１６による複数の部材ＩＡ。

２Ａに必要な溶接が全部終了したならば、レーザビーム
照射手段１０を上昇してその上昇限度位置に停止すると
ともに、ワーククランパ手段２０をワーク給排位置に復
帰し、可動クランプ２Ｂを開いて、溶接された複数の部
材ＩＡ、２Ａを固定クランプ２７から取り出す。これに
より、レーザ溶接作業の１サイクルが終了する。

なお、前記実施例はスポット溶接を例示して説明したけ
れども、本発明はこれに限定されるものではな°く、図
示は省力するけれども、例えば溶接範囲が連続する溶接
であっても適用できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、防錆処理層を除去するだ
けの機構を省略して、レーザ溶接に使用するレーザビー
ムを利用して複数の部材の溶接範囲から防錆処理層を除
去した後、複数の部材をその間に防錆処理層が介在する
ように重合し、上記防錆処理層の存在しない溶接範囲を
上記レーザビームで溶接することができるので、ナゲツ
ト中にブローホールの無い適切な溶接を容易に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に使用する溶接装置の全体
を示す斜視図、第２図は同第１実施例の防錆処理層を有
する一方の部材をワーククランプ手段で把持し状態を示
す斜視図、第３図は同第１実施例の一方の部材の溶接範
囲中の防錆処理層を除去する状態を示す断面図、第４図
は同第１実施例の防錆処理層を介在しつつ重合した複数
の部材をワーククランプ手段で把持した状態を示す斜視
図、第５図は同第１実施例の重合した複数の部材をレー
ザビームで溶接する状態を示す断面図、第６図は同第１
実施例に使用する複数の部材を示す斜視図、第７図は本
発明の第２実施例に使用するワーククランプ手段と複数
の部材とを示す斜視図、第８図は同第２実施例の複数の
部材の溶接範囲中の防錆処理層を除去する状態を示す断
面図、第９図は同第２実施例の複数の部材をレーザビー
ムで溶接する状態を示す断面図である。 １、ＩＡ、２．２Ａ・・・部材、３．３Ａ、３Ｂ・防錆
処理層、】０−・レーザビーム照射手段、１６・・・レ
ーザビーム。 唖 派 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）先ず複数の部材のうちで防錆処理層を有する部材
   をその防錆処理層が溶接機のレーザビーム照射手段側に
   向けられるように配置した後、この部材の溶接範囲中に
   存在する防錆処理層に上記レーザビーム照射手段から防
   錆処理層を溶融するに必要なエネルギのレーザビームを
   照射して、当該溶接範囲中の防錆処理層を除去し、次い
   で上記防錆処理層を介在させつつ複数の部材を重合した
   後、この重合した複数の部材の防錆処理層が存在しない
   溶接範囲に上記レーザビーム照射手段から複数の部材を
   溶接するに必要なエネルギのレーザビームを照射して、
   複数の部材を溶接することを特徴とするレーザ溶接方法
   。