JPH06328277A - レーザ溶接方法 - Google Patents
レーザ溶接方法Info
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- JPH06328277A JPH06328277A JP5142968A JP14296893A JPH06328277A JP H06328277 A JPH06328277 A JP H06328277A JP 5142968 A JP5142968 A JP 5142968A JP 14296893 A JP14296893 A JP 14296893A JP H06328277 A JPH06328277 A JP H06328277A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶着部および熱影響部を狭い範囲に限定する
ことにより凝固収縮および熱収縮を抑制し、歪みの発生
を抑える。 【構成】 アウタパネル１ａとインナパネル１ｂとのヘ
ミング加工部３上の溶接計画線Ｌに沿ってレーザトーチ
を所定の速度で移動させ、これと同時にレーザトーチか
らパルス発振のＹＡＧレーザを出射させ、１パルスに対
応してスポット的に溶接を進めて、所定のピッチＰでス
ポット的な溶着部１３を形成する。
ことにより凝固収縮および熱収縮を抑制し、歪みの発生
を抑える。 【構成】 アウタパネル１ａとインナパネル１ｂとのヘ
ミング加工部３上の溶接計画線Ｌに沿ってレーザトーチ
を所定の速度で移動させ、これと同時にレーザトーチか
らパルス発振のＹＡＧレーザを出射させ、１パルスに対
応してスポット的に溶接を進めて、所定のピッチＰでス
ポット的な溶着部１３を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザを用いた溶接方
法に係り、特にアルミニウム系材料の溶接に向けて好適
なレーザ溶接方法に関する。
法に係り、特にアルミニウム系材料の溶接に向けて好適
なレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車部品のアルミニウム化が進
む中で、例えばボンネットをアルミニウム合金で製作す
る試みがなされている。この場合、アウタパネルとイン
ナパネルとを周縁のヘミング加工部で溶接する必要があ
るが、鋼板に対するような汎用のスポット溶接を用いた
のでは、その溶接方法から加圧力により溶接部が大きく
変形し、その使用は断念せざるを得ないようになる。一
方、スポット溶接に代わるものとしてＭＩＧ溶接あるい
はＴＩＧ溶接の利用が考えられるが、この場合は、鉄系
材料に比べて熱伝導率や熱膨張率がきわめて大きいとい
うアルミニウム系材料の特性のため、熱影響部の拡大や
収縮量の増大が避けられず、溶接部分や非溶接部分に大
きな歪みが発生して、その手直しが避けられないように
なる。
む中で、例えばボンネットをアルミニウム合金で製作す
る試みがなされている。この場合、アウタパネルとイン
ナパネルとを周縁のヘミング加工部で溶接する必要があ
るが、鋼板に対するような汎用のスポット溶接を用いた
のでは、その溶接方法から加圧力により溶接部が大きく
変形し、その使用は断念せざるを得ないようになる。一
方、スポット溶接に代わるものとしてＭＩＧ溶接あるい
はＴＩＧ溶接の利用が考えられるが、この場合は、鉄系
材料に比べて熱伝導率や熱膨張率がきわめて大きいとい
うアルミニウム系材料の特性のため、熱影響部の拡大や
収縮量の増大が避けられず、溶接部分や非溶接部分に大
きな歪みが発生して、その手直しが避けられないように
なる。
【０００３】そこで最近、アルミニウム系材料に対する
レーザ溶接の適用が注目され、上記ボンネットをレーザ
溶接により製作する試みが一部でなされている（例えば
「NIKKEL MECHANICAL 」1993.5.3 日経ＢＰ社参照）。
このレーザ溶接方法は、レーザとしてＹＡＧレーザを用
い、これを光ファイバーによりロボット先端のレーザト
ーチに導き、該レーザトーチを溶接計画線Ｌに沿って移
動させて、所定長さ（20mm程度）にわたって連続溶接
し、この操作を複数箇所（15〜18箇所）に対して実施す
るものである。なお、レーザとしてＹＡＧレーザを用い
ているのは、ＣＯ2 レーザと比較して、反射率の高いア
ルミニウム系材料に対する吸収率が高いこと、発振波長
が1.06μｍと小さくて石英（SiO2）にほとんど吸収され
ず、光ファイバーによるフレキシブルな伝送が可能であ
ること、パルス発振出力で大きなピーク出力が得られる
ことなどの理由による。
レーザ溶接の適用が注目され、上記ボンネットをレーザ
溶接により製作する試みが一部でなされている（例えば
「NIKKEL MECHANICAL 」1993.5.3 日経ＢＰ社参照）。
このレーザ溶接方法は、レーザとしてＹＡＧレーザを用
い、これを光ファイバーによりロボット先端のレーザト
ーチに導き、該レーザトーチを溶接計画線Ｌに沿って移
動させて、所定長さ（20mm程度）にわたって連続溶接
し、この操作を複数箇所（15〜18箇所）に対して実施す
るものである。なお、レーザとしてＹＡＧレーザを用い
ているのは、ＣＯ2 レーザと比較して、反射率の高いア
ルミニウム系材料に対する吸収率が高いこと、発振波長
が1.06μｍと小さくて石英（SiO2）にほとんど吸収され
ず、光ファイバーによるフレキシブルな伝送が可能であ
ること、パルス発振出力で大きなピーク出力が得られる
ことなどの理由による。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザ溶接によれば、部分的とはいえ連続溶接を行ってい
るため、図３に示すように、被溶接物１の溶接計画線Ｌ
に沿う溶着部（ビード）２内の凝固収縮量およびその周
辺の熱影響部の熱収縮量が比較的大きくなり、ＭＩＧ溶
接あるいはＴＩＧ溶接の場合に比して程度は小さいもの
の、溶接部位としてのヘミング加工部３や一般部４に依
然として歪みが発生し易いという問題があった。なお、
図３中、１ａはアウタパネル、１ｂはインナパネルで、
両者により被溶接物１が構成される。
ーザ溶接によれば、部分的とはいえ連続溶接を行ってい
るため、図３に示すように、被溶接物１の溶接計画線Ｌ
に沿う溶着部（ビード）２内の凝固収縮量およびその周
辺の熱影響部の熱収縮量が比較的大きくなり、ＭＩＧ溶
接あるいはＴＩＧ溶接の場合に比して程度は小さいもの
の、溶接部位としてのヘミング加工部３や一般部４に依
然として歪みが発生し易いという問題があった。なお、
図３中、１ａはアウタパネル、１ｂはインナパネルで、
両者により被溶接物１が構成される。
【０００５】本発明は、上記従来の問題を解決すること
を課題としてなされたもので、その目的とするところ
は、溶着部および熱影響部を狭い範囲に限定することに
より凝固収縮および熱収縮を抑制し、もって歪みの発生
防止に大きく寄与するレーザ溶接方法を提供することに
ある。
を課題としてなされたもので、その目的とするところ
は、溶着部および熱影響部を狭い範囲に限定することに
より凝固収縮および熱収縮を抑制し、もって歪みの発生
防止に大きく寄与するレーザ溶接方法を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、被溶接物の溶接計画線Ｌに沿ってレーザト
ーチを所定の速度で移動させると共に、該レーザトーチ
からパルス発振のＹＡＧレーザを出射させ、１パルスに
対応してスポット的に溶接を進めていくようにしたこと
を特徴とする。
成するため、被溶接物の溶接計画線Ｌに沿ってレーザト
ーチを所定の速度で移動させると共に、該レーザトーチ
からパルス発振のＹＡＧレーザを出射させ、１パルスに
対応してスポット的に溶接を進めていくようにしたこと
を特徴とする。
【０００７】
【作用】上記のように構成したレーザ溶接方法において
は、パルスの繰り返し周波数とレーザトーチの移動速度
とを適宜設定することにより、所定のピッチでスポット
的に溶接が進行し、溶着部と熱影響部とが狭い範囲に限
定されて、凝固収縮および熱収縮が大幅に抑制される。
は、パルスの繰り返し周波数とレーザトーチの移動速度
とを適宜設定することにより、所定のピッチでスポット
的に溶接が進行し、溶着部と熱影響部とが狭い範囲に限
定されて、凝固収縮および熱収縮が大幅に抑制される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１は、本発明にかゝるレーザ溶接により
製作されたボンネットの要部を示したものである。な
お、このボンネットは前出図３に示したものと同じであ
るので、こゝでは図３に示した部分と同一部分には同一
符号を付すこととする。本実施例において、被溶接物１
のヘミング加工部（溶接部位）３には所定のピッチＰで
スポット的に多数の溶着部１０が形成され、該溶着部１
０によりアウタパネル１ａとインナパネル１ｂとが一体
化されている。しかして、この溶着部１０のピッチＰ
は、溶着部相互の熱影響を考慮して少なくとも15mm以上
とされており、このようなピッチＰでスポット的に溶接
を進めていくため、本実施例では図２に示すような溶接
装置を用いている。
製作されたボンネットの要部を示したものである。な
お、このボンネットは前出図３に示したものと同じであ
るので、こゝでは図３に示した部分と同一部分には同一
符号を付すこととする。本実施例において、被溶接物１
のヘミング加工部（溶接部位）３には所定のピッチＰで
スポット的に多数の溶着部１０が形成され、該溶着部１
０によりアウタパネル１ａとインナパネル１ｂとが一体
化されている。しかして、この溶着部１０のピッチＰ
は、溶着部相互の熱影響を考慮して少なくとも15mm以上
とされており、このようなピッチＰでスポット的に溶接
を進めていくため、本実施例では図２に示すような溶接
装置を用いている。
【００１０】図２において、１１は被溶接物１を位置決
め載置するワーク受台、１２はワーク受台１１に隣接し
て設置した多軸のロボットであり、ロボット１２の手首
部１２ａには集光光学系を内蔵するレーザトーチ１３が
取付けられている。レーザトーチ１３は、別途設置した
ＹＡＧレーザ発信機１４と光ファイバー１５により接続
されており、このレーザトーチ１３には、ＹＡＧレーザ
発信機１４からパルス発振のＹＡＧレーザが所定の繰り
返し周波数で伝送されるようになっている。１６はロボ
ット制御装置であり、ロボット１２は、このロボット制
御装置１６の指示に従って動作し、その手首部１２ａに
支持したレーザトーチ１３を被溶接物１のヘミング加工
部３の板面に指向させかつ該ヘミング加工部３上の溶接
計画線Ｌに沿って所定の速度で移動させる。こゝで、Ｙ
ＡＧレーザ発信機１４は、平均出力500 〜700 Ｗ、パル
ス幅10〜20msec、繰り返し周波数６〜10Ｈz のＹＡＧレ
ーザを発振する機能を有するものとなっている。
め載置するワーク受台、１２はワーク受台１１に隣接し
て設置した多軸のロボットであり、ロボット１２の手首
部１２ａには集光光学系を内蔵するレーザトーチ１３が
取付けられている。レーザトーチ１３は、別途設置した
ＹＡＧレーザ発信機１４と光ファイバー１５により接続
されており、このレーザトーチ１３には、ＹＡＧレーザ
発信機１４からパルス発振のＹＡＧレーザが所定の繰り
返し周波数で伝送されるようになっている。１６はロボ
ット制御装置であり、ロボット１２は、このロボット制
御装置１６の指示に従って動作し、その手首部１２ａに
支持したレーザトーチ１３を被溶接物１のヘミング加工
部３の板面に指向させかつ該ヘミング加工部３上の溶接
計画線Ｌに沿って所定の速度で移動させる。こゝで、Ｙ
ＡＧレーザ発信機１４は、平均出力500 〜700 Ｗ、パル
ス幅10〜20msec、繰り返し周波数６〜10Ｈz のＹＡＧレ
ーザを発振する機能を有するものとなっている。
【００１１】上記溶接装置によりレーザ溶接を行うに
は、先ずワーク受台１１上に被溶接物１をセットし、教
示操作盤（図示略）を操作して被溶接物１のヘミング加
工部３上の溶接計画線Ｌに沿う動作軌跡をロボット制御
装置１６に記憶させる。次に、ロボット制御装置１６を
起動させると共に、レーザ発信機１４を起動させる。す
ると、レーザトーチ１３がロボット制御装置１６に予め
記憶された教示内容に従って溶接計画線Ｌ上を所定の速
度で移動し、これと同時にレーザトーチ１３からはパル
ス発振のＹＡＧレーザが所定の繰り返し周波数で出射さ
れる。パルス発振のＹＡＧレーザのピーク出力は極めて
大きく（十数ｋＷ〜数十ｋＷ）、これにより被溶接物１
のヘミング加工部３上には所定のピッチＰでスポット的
に溶着部１０が形成される。
は、先ずワーク受台１１上に被溶接物１をセットし、教
示操作盤（図示略）を操作して被溶接物１のヘミング加
工部３上の溶接計画線Ｌに沿う動作軌跡をロボット制御
装置１６に記憶させる。次に、ロボット制御装置１６を
起動させると共に、レーザ発信機１４を起動させる。す
ると、レーザトーチ１３がロボット制御装置１６に予め
記憶された教示内容に従って溶接計画線Ｌ上を所定の速
度で移動し、これと同時にレーザトーチ１３からはパル
ス発振のＹＡＧレーザが所定の繰り返し周波数で出射さ
れる。パルス発振のＹＡＧレーザのピーク出力は極めて
大きく（十数ｋＷ〜数十ｋＷ）、これにより被溶接物１
のヘミング加工部３上には所定のピッチＰでスポット的
に溶着部１０が形成される。
【００１２】しかして、上記溶着部１０のピッチＰは、
レーザトーチ１３の移動速度（溶接速度）とレーザ発信
機１４からのパルス発振の繰り返し周波数とにより決ま
り、こゝでは、このピッチＰが少なくとも15mm以上とな
るように前記溶接速度と繰り返し周波数とを調整してい
る。このようにして行われるレーザ溶接によれば、スポ
ット的であるにもかかわらずレーザの高出力により溶け
込み深さは十分となり、被溶接物１を構成する両パネル
１ａ，１ｂの接合は確実となる。また、溶着部１０の溶
着面積は狭い範囲に限定されて１点あたりの溶融量が少
なくなり、したがって凝固収縮量は、従来の所定の長さ
（20mm程度）の連続溶接に比べて著しく小さくなる。し
かも、各溶着部１０は少なくとも15mm以上離れているの
で、溶着部相互間の熱影響は可及的に低減されて、熱収
縮量も従来の連続溶接に比べて著しく小さくなる。この
結果、溶接部位としてのヘミング加工部３はもちろん、
一般部４における歪みの発生は著しく抑制され、その手
直しは不要となる。なお、溶接１点あたりの強度は、従
来の所定の長さの連続溶接に比べて小さくなるが、溶着
部１０のピッチＰを15mm程度に設定した場合は、ボンネ
ット全体としての強度（剛性）を確保することができ、
強度的な心配はない。
レーザトーチ１３の移動速度（溶接速度）とレーザ発信
機１４からのパルス発振の繰り返し周波数とにより決ま
り、こゝでは、このピッチＰが少なくとも15mm以上とな
るように前記溶接速度と繰り返し周波数とを調整してい
る。このようにして行われるレーザ溶接によれば、スポ
ット的であるにもかかわらずレーザの高出力により溶け
込み深さは十分となり、被溶接物１を構成する両パネル
１ａ，１ｂの接合は確実となる。また、溶着部１０の溶
着面積は狭い範囲に限定されて１点あたりの溶融量が少
なくなり、したがって凝固収縮量は、従来の所定の長さ
（20mm程度）の連続溶接に比べて著しく小さくなる。し
かも、各溶着部１０は少なくとも15mm以上離れているの
で、溶着部相互間の熱影響は可及的に低減されて、熱収
縮量も従来の連続溶接に比べて著しく小さくなる。この
結果、溶接部位としてのヘミング加工部３はもちろん、
一般部４における歪みの発生は著しく抑制され、その手
直しは不要となる。なお、溶接１点あたりの強度は、従
来の所定の長さの連続溶接に比べて小さくなるが、溶着
部１０のピッチＰを15mm程度に設定した場合は、ボンネ
ット全体としての強度（剛性）を確保することができ、
強度的な心配はない。
【００１３】こゝで、ＹＡＧレーザの出力、パルス幅等
は被溶接物１の材質あるいは板厚によって適宜設定され
るものである。一例として板厚1.0mm のアウタパネル１
ａと板厚1.4mm のインナパネル１ｂからなる被溶接物１
を対象とする場合は、ＹＡＧレーザ出力650 Ｗ、パルス
幅18msec、繰り返し周波数６Ｈz 、溶接速度90mm/secの
条件が選択され、この条件で溶接することにより溶着部
１０のピッチＰは15mmとなり、これにより歪みの発生は
ほとんどなくなる。
は被溶接物１の材質あるいは板厚によって適宜設定され
るものである。一例として板厚1.0mm のアウタパネル１
ａと板厚1.4mm のインナパネル１ｂからなる被溶接物１
を対象とする場合は、ＹＡＧレーザ出力650 Ｗ、パルス
幅18msec、繰り返し周波数６Ｈz 、溶接速度90mm/secの
条件が選択され、この条件で溶接することにより溶着部
１０のピッチＰは15mmとなり、これにより歪みの発生は
ほとんどなくなる。
【００１４】なお、上記実施例において、アルミニウム
合金からなるボンネットの製作に適用した例を示した
が、本発明の適用対象は任意であり、歪みの発生し易い
材料、例えば板厚の極めて薄い鋼板、銅系材料、マグネ
シウム系材料等を対象とし得ることはもちろん、ボンネ
ット以外の種々の部品を対象とし得る。また、適用溶接
部はヘミング加工部で説明したが、例えばフランジ部、
板合せ部等にも適用することができる。さらに上記実施
例において、レーザトーチ１３を多軸のロボット１２に
持たせるようにしたが、このレーザトーチ１３を持たせ
る機器も任意であり、例えば１軸の走行体、あるいはＸ
−Ｙテーブル上の走行ヘッドに持たせることができる。
さらに、本発明は従来の所定の長さの連続溶接と共用し
ても良いものである。
合金からなるボンネットの製作に適用した例を示した
が、本発明の適用対象は任意であり、歪みの発生し易い
材料、例えば板厚の極めて薄い鋼板、銅系材料、マグネ
シウム系材料等を対象とし得ることはもちろん、ボンネ
ット以外の種々の部品を対象とし得る。また、適用溶接
部はヘミング加工部で説明したが、例えばフランジ部、
板合せ部等にも適用することができる。さらに上記実施
例において、レーザトーチ１３を多軸のロボット１２に
持たせるようにしたが、このレーザトーチ１３を持たせ
る機器も任意であり、例えば１軸の走行体、あるいはＸ
−Ｙテーブル上の走行ヘッドに持たせることができる。
さらに、本発明は従来の所定の長さの連続溶接と共用し
ても良いものである。
【００１５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かゝるレーザ溶接方法によれば、パルス発振レーザの１
パルスに対応してスポット的に溶接を進めていくように
したので、溶着部および熱影響部を狭い範囲に限定する
ことができて、凝固収縮および熱収縮の大幅な抑制が可
能になり、歪みの発生し易い材料および部品の溶接に向
けて好適となる効果がある。
かゝるレーザ溶接方法によれば、パルス発振レーザの１
パルスに対応してスポット的に溶接を進めていくように
したので、溶着部および熱影響部を狭い範囲に限定する
ことができて、凝固収縮および熱収縮の大幅な抑制が可
能になり、歪みの発生し易い材料および部品の溶接に向
けて好適となる効果がある。
【図１】本発明にかゝるレーザ溶接による溶接状態を模
式的に示す斜視図である。
式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の方法を実行する溶接装置の構造の一例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図３】従来のレーザ溶接による溶接状態を模式的に示
す斜視図である。
す斜視図である。
１ 被溶接物 ３ 溶接部位 １０ 溶着部 １１ ワーク受台 １２ ロボット １３ レーザトーチ １４ レーザ発信機 １５ 光ファイバー Ｌ 溶接計画線
Claims (1)
- 【請求項１】 被溶接物の溶接計画線に沿ってレーザト
ーチを所定の速度で移動させると共に、該レーザトーチ
からパルス発振のＹＡＧレーザを出射させ、１パルスに
対応してスポット的に溶接を進めていくことを特徴とす
るレーザ溶接方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5142968A JP2947002B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | レーザ溶接方法 |
| EP94303506A EP0628375B1 (en) | 1993-05-21 | 1994-05-17 | Laser welding method |
| DE69430151T DE69430151T2 (de) | 1993-05-21 | 1994-05-17 | Laserschweissverfahren |
| US08/245,607 US5451742A (en) | 1993-05-21 | 1994-05-19 | Laser welding method |
| KR1019940011101A KR970010887B1 (ko) | 1993-05-21 | 1994-05-21 | 레이저 용접 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5142968A JP2947002B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | レーザ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06328277A true JPH06328277A (ja) | 1994-11-29 |
| JP2947002B2 JP2947002B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=15327850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5142968A Expired - Fee Related JP2947002B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | レーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947002B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100345199B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-07-24 | 현대자동차주식회사 | 로봇 속도 제어에 의한 레이저 용접 방법 |
| US6710282B2 (en) | 2001-12-27 | 2004-03-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for twin spots pulse laser welding |
| EP1671740A1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-21 | Nissan Motor Co., Ltd. | Laser welding system and control method for welding points with a first travelling speed for a robot arm and a second scanning speed for the welding head |
| JP2010184248A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Nippon Avionics Co Ltd | レーザ溶接方法および装置 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP5142968A patent/JP2947002B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100345199B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-07-24 | 현대자동차주식회사 | 로봇 속도 제어에 의한 레이저 용접 방법 |
| US6710282B2 (en) | 2001-12-27 | 2004-03-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for twin spots pulse laser welding |
| EP1671740A1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-21 | Nissan Motor Co., Ltd. | Laser welding system and control method for welding points with a first travelling speed for a robot arm and a second scanning speed for the welding head |
| US8168918B2 (en) | 2004-12-16 | 2012-05-01 | Nissan Motor Co., Ltd. | Laser welding system and laser welding control method |
| JP2010184248A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Nippon Avionics Co Ltd | レーザ溶接方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2947002B2 (ja) | 1999-09-13 |
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