WO2022208827A1 - レーザー溶接装置 - Google Patents

レーザー溶接装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2022208827A1
WO2022208827A1 PCT/JP2021/014091 JP2021014091W WO2022208827A1 WO 2022208827 A1 WO2022208827 A1 WO 2022208827A1 JP 2021014091 W JP2021014091 W JP 2021014091W WO 2022208827 A1 WO2022208827 A1 WO 2022208827A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
trajectory
locus
bead
point
end point
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/014091
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晃 山口
康平 金谷
薫 北村
賢太 福田
啓介 舟山
恭平 新谷
大樹 山下
Original Assignee
本田技研工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 本田技研工業株式会社 filed Critical 本田技研工業株式会社
Priority to PCT/JP2021/014091 priority Critical patent/WO2022208827A1/ja
Publication of WO2022208827A1 publication Critical patent/WO2022208827A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/28—Seam welding of curved planar seams

Definitions

  • the present invention relates to laser welding equipment.
  • a laser welding method for welding a laminated portion in which a first work and a second work are overlapped.
  • This laser welding method includes a joining bead forming step of forming a joining bead (welding bead) that joins the first work and the second work, and a non-penetrating bead that does not penetrate the first work in the entire longitudinal direction of the joining bead. and a non-penetrating bead forming step in which the non-penetrating bead is formed so as to extend along the width of the joining bead and partially overlap the joining bead.
  • this laser welding method it is possible to satisfactorily suppress depression of the surface of the entire joining bead.
  • An object of the present invention is to make weld marks smoother while suppressing depression of the surface of the joining bead when welding a laminated portion in which the first work and the second work are overlapped.
  • a laser welding device comprising a device main body including a head portion that irradiates a laser beam, and a control portion that controls each portion including the head portion, the control portion controls a joining bead that joins a first work and a second work.
  • first trajectory is formed along the first trajectory
  • second trajectory a non-penetrating bead that does not penetrate the first work
  • the first trajectory is an open loop with a start point and an end point spaced apart and the second trajectory has a starting point inside the starting point of the first trajectory, extends from the starting point along the inside of the first trajectory, and near the end point of the first trajectory, the After moving beyond the first trajectory to an outer set position set to the outside, it is connected to an end point set to the inner side of the first trajectory.
  • the second trajectory has a starting point inside the starting point of the first trajectory, extends from the starting point along the inside of the first trajectory, and reaches the first trajectory near the end point of the first trajectory.
  • FIG. 1 is a diagram showing a laser welding apparatus according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the air nozzle unit together with its peripheral configuration.
  • FIG. 3 is a diagram showing the welding member from the laser beam irradiation surface side. 4 is a cross-sectional view of the welding member taken along line IV-IV in FIG. 3.
  • FIG. 1 is a diagram showing a laser welding apparatus according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the air nozzle unit together with its peripheral configuration.
  • FIG. 1 is a diagram showing a laser welding apparatus according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the air nozzle unit together with its peripheral configuration.
  • FIG. 3 is a diagram showing the welding member from the laser beam irradiation surface side. 4
  • FIG. 1 is a diagram showing a laser welding device 1 according to an embodiment of the invention.
  • a laser welding device 1 is a device for performing laser welding on a welding member 10 that serves as a work, and includes a device main body 2 having a multi-joint robot arm 2A, a head portion 3 attached to the tip of the device main body 2, and a controller 11 for controlling each part of the laser welding apparatus 1 including the head part 3 .
  • the head unit 3 can be moved in three axial directions (back and forth, left and right, and up and down) by the robot arm 2A, and can be adjusted in any direction.
  • the head section 3 includes an irradiation section 3A that irradiates a laser beam, and a support unit 4 that supports the air nozzle units 4A and 4B at intervals along the direction of the axis L1 of the laser beam.
  • the symbol PL indicates the irradiation point of the laser beam.
  • Laser welding includes heat conduction welding and keyhole welding, and the laser welding apparatus 1 of this embodiment is capable of keyhole welding.
  • keyhole welding a large amount of metal vapor (also called bloom) is generated because the base material is melted and welded with a laser beam having a high energy density.
  • the air nozzle units 4A, 4B are units for blowing out compressed air supplied from the compressor 5. As shown in FIG. Compressed air is used to evacuate metal vapors generated during keyhole welding.
  • FIG. 2 is a diagram showing the air nozzle units 4A and 4B together with the peripheral configuration.
  • the support unit 4 that supports the air nozzle units 4A and 4B includes support members 4F and 4F that support the air nozzle units 4A and 4B, and a rotation unit 4R that rotates the support members 4F and 4F around the laser beam axis L1. It has Note that the rotation directions of the support members 4F, 4F may be controlled without mounting the rotation unit 4R.
  • the air nozzle units 4A and 4B are formed in a shape extending in a direction perpendicular to the axis L1 of the laser beam (the direction indicated by symbol X in FIG. 2). It has a blowout port 4G for blowing out compressed air at an interval. In addition, it is good also as the outlet 4G which is slit-shaped and continues in a horizontal direction (direction of the code
  • the air nozzle units 4A and 4B which are spaced apart in the direction of the laser beam axis L1 (indicated by symbol Z in FIG. 2), are supported so as to be swingable in the direction indicated by symbol R in FIG. It is supported by members 4F, 4F.
  • the direction of movement of the head portion 3 during laser welding is indicated by DT.
  • each of the air nozzle units 4A and 4B is positioned in the traveling direction DT of the head portion 3 and blows out compressed air in the direction opposite to the traveling direction DT.
  • Compressed air is blown in the opposite direction of the traveling direction DT from a position away from the traveling direction DT of the head part 3, and the metal vapor generated near the irradiation point PL of the laser beam is blown away in the opposite side of the traveling direction DT.
  • each air nozzle unit 4A, 4B will be further described.
  • the air nozzle unit 4A on the side closer to the laser light irradiation point PL is referred to as the "irradiation point side air nozzle unit 4A”
  • the air nozzle unit 4B on the side away from the laser light irradiation point PL is referred to as the "non-irradiation point side air nozzle unit.” 4B”.
  • the direction of the irradiation point side air nozzle unit 4A is set so as to blow out compressed air toward a position F away from the irradiation point PL of the laser beam in the traveling direction DT.
  • the metal vapor can be quickly moved from the laser beam irradiation point to a position away from the laser beam.
  • the non-irradiation point side air nozzle unit 4B is oriented toward the space between the irradiation point PL of the laser beam and the head portion 3, and discharges the metal vapor in this space to the opposite side of the traveling direction DT. Thereby, the metal vapor in the space can be moved to a position away from the laser beam.
  • the outlet flow rate of each air nozzle unit 4A, 4B is set to an air volume sufficient to discharge the metal vapor. In this configuration, the outlet flow rate of the non-irradiation point side air nozzle unit 4B is set larger than the outlet flow rate of the irradiation point side air nozzle unit 4A.
  • the irradiation point side air nozzle unit 4A blows off metal vapor in a narrow area around the laser beam irradiation point PL
  • the non-irradiation point side air nozzle unit 4B blows off the laser beam irradiation point PL and the head portion 3. It becomes easy to sufficiently blow off the metal vapor in the wide space of.
  • each air nozzle unit 4A, 4B may be manually adjusted by an operator, or the control unit 11 automatically controls the rotation position of the rotation unit 4R and the tilt angle of each air nozzle unit 4A, 4B. can be set by
  • FIG. 3 is a diagram showing the welding member 10 from the laser beam irradiation surface side.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the welding member 10 taken along line IV-IV in FIG.
  • the welding member 10 according to the present embodiment is configured by joining a laminated portion 16 in which a first work 12 and a second work 14 are stacked together by laser welding.
  • the weld member 10 includes a joint bead 18 formed by a first trajectory Loc1 and a first non-penetrating bead 20a and a second non-penetrating bead 20a formed by second trajectories Loc2 and Loc3. It has a non-penetrating bead 20 formed by a series of penetrating beads 20b and a coating film (not shown).
  • the joining bead 18 penetrates at least the first work 12 in the thickness direction, and the first work 12 and the second work 14 are joined via the joining bead 18. In other words, , is formed to contact at least the surface of the second workpiece 14 .
  • the material melted by the laser beam flows into the gap.
  • the surface of the joint bead 18 is formed so as to be recessed with respect to the surface of the original workpiece 12 by the amount of flow. As a result, the effective thickness (throat thickness), which is the minimum plate thickness in the weld cross section, tends to decrease.
  • the non-penetrating bead 20 formed of the first non-penetrating bead 20a and the second non-penetrating bead 20b does not penetrate the first workpiece 12, so the material melted in the process of forming the non-penetrating bead 20 is It does not flow into the gap between the first work 12 and the second work 14.
  • the width of the joining bead 18 is indicated by L1
  • the width of the non-penetrating bead 20 is indicated by L2.
  • the non-penetrating bead 20 is formed so as to partially overlap the joint bead 18 in the width direction over the entire longitudinal direction of the joint bead 18 .
  • reference L12 indicates overlap of the widths of the joint bead 18 and the non-penetrating bead 20 .
  • non-penetrating bead 20 is formed so as to extend along the entire longitudinal direction of the joint bead 18 and partially overlap with the width direction of the joint bead 18, even if the surface of the joint bead 18 collapses, If any, material melted in the process of forming non-penetrating bead 20 is applied to the recessed surface of bond bead 18 . As a result, it is possible to obtain the welded member 10 in which the depth of the surface depression (indicated by reference numeral 28 in FIG. 4) is reduced over the entire longitudinal direction of the weld bead 18 .
  • the non-penetrating bead 20 is formed so as to extend along the entire longitudinal direction of the joint bead 18 and partially overlap with the width direction of the joint bead 18 to suppress depression of the surface of the welding member 10.
  • the technology is basically the same as the technology described in International Publication No. 2018/169033 disclosed by the same applicant as this case.
  • the first trajectory Loc1 corresponding to the first non-penetrating bead 20a is formed in an open oval shape with a starting point P1 and an end point P2 separated from each other.
  • the length in the longitudinal direction of the first locus Loc1 is denoted by symbol LA
  • the length in the lateral direction is denoted by symbol LB.
  • the second trajectories Loc2 and Loc3 corresponding to the second non-penetrating bead 20b have the starting point P3 inside the starting point P1 of the first trajectory Loc1, and the inside of the first trajectory Loc1 from the starting point P3 to the trajectory Loc1.
  • the start point P1 may be called the first locus start point
  • the end point P2 may be called the first locus end point
  • the start point P3 may be called the second locus start point
  • the set point P5 may be called the second locus end point
  • the outer set position P4 may be called an outer set point.
  • the second locus Loc2 is a portion extending in an open-loop oval shape from the inner circumference of the first locus Loc1. This is the part extending in the oval shape of the closed loop next to Loc1.
  • second trajectory first half Loc2 and “second trajectory second half Loc3”, respectively.
  • the first locus Loc1 coincides with the center line of the joint bead 18 in the width direction. Further, the second locus first half portion Loc2 coincides with the widthwise center line of the first non-penetrating bead 20a. In addition, the second locus latter half Loc3 coincides with the widthwise center line of the second non-penetrating bead 20b.
  • Each of the first work 12 and the second work 14 is made of a material that can be laser welded, such as metal.
  • the case where the first work 12 and the second work 14 are flat will be described as an example, but the shapes of the first work 12 and the second work 14 are not particularly limited.
  • the joining bead 18 is a portion melted and solidified by scanning the laser beam from the starting point P1 to the end point P2 along the first locus Loc1. From the viewpoint of making it easier to check the joints of the laminated portion 16, the joint bead 18 is preferably formed so as to penetrate both the first work 12 and the second work 14 as shown in FIG. It does not necessarily have to penetrate the second work 14 . The joining bead 18 only needs to penetrate through the first work 12 and partially melt into the surface of the second work 14 .
  • the joining bead 18 is preferably formed to have a substantially C shape when viewed in the lamination direction of the laminated portion 16 (planar view of the laser beam irradiation surface).
  • the shape of the joining bead 18 as viewed in the stacking direction is not particularly limited, and various shapes can be adopted according to the shape of the first work 12 and the second work 14, the application of the welding member 10, and the like. can be done.
  • the shape of the joining bead 18 as viewed in the stacking direction may be a straight shape or a curved shape other than the C shape.
  • the first locus Loc1 a circular locus that draws a circle
  • the heat distribution in the region including the circumference of the circular locus can be easily made uniform, and the depth of the depression of the bonding bead surface can be made uniform. becomes easier.
  • the non-penetrating bead 20 is formed so as not to penetrate the first work 12 in the thickness direction. That is, the non-penetrating bead 20 is formed only on the first work 12 and does not reach the second work 14 .
  • the non-penetrating bead 20 has a first non-penetrating bead 20a and a second non-penetrating bead 20b.
  • the first non-penetrating bead 20a is formed along the entire longitudinal direction of the joint bead 18 and is shifted so as to partially overlap the joint bead 18 in the width direction. More specifically, the first non-penetrating bead 20a is formed by the laser beam extending along the second locus front half Loc2 from the starting point P3 set inside the starting point P1 to the end point P2 of the first locus Loc1. , and is melted and solidified by scanning up to an outer set position P4 set outside the end point P2.
  • the separation distance D1 between the starting point P1 of the joint bead 18 and the starting point P3 of the first non-penetrating bead 20a is set to a value that realizes a distance L12 in which the beads 18 and 20a are appropriately overlapped.
  • This distance L12 is set to a value suitable for uniformizing heat distribution and suppressing depression of the surface of the bonding bead 18 in consideration of the irradiation diameter and output of the laser beam forming each bead 18, 20a. .
  • the middle portion P34 is a portion where the first trajectory Loc1 and the second trajectory first half Loc2 intersect.
  • the first non-penetrating bead 20a intersects the end point P2 of the first locus Loc1 and is formed up to an outer set position P4 near the end point P2.
  • the first non-penetrating bead 20a from the intermediate portion P34 to the outer set position P4 can be said to be an “overlapping portion ⁇ ” that overlaps the non-penetrating bead 20 radially outward. Due to this overlapping portion ⁇ , the surrounding metal can be melted and poured into the blowholes and perforations that occur in the vicinity of the end point P2 of the first locus Loc1.
  • the separation distance D2 is set to a distance that suppresses the depression near the end point P2 within a desired range.
  • This separation distance D2 is set to a value smaller than the separation distance D1 between the joint bead 18 and the first non-penetrating bead 20a excluding the range from the intermediate portion P34 to the outer set position P4 (separation distance D2 ⁇ separation distance D1).
  • the separation distance D2 may be adjusted so that the depth of the surface near the end point P2 is aligned with the surroundings and the weld marks are smoothed.
  • the protrusion of the non-penetrating bead 20 toward the outer circumference is suppressed, and the compact non-penetrating bead 20 facilitates improving the surface in the vicinity of the end point P2.
  • the second non-penetrating bead 20b is a portion 20b1 (hereinafter referred to as (referred to as a "second non-penetrating bead straight portion 20b1").
  • the second non-penetrating bead linear portion 20b1 is a "folded portion ⁇ " in which the non-penetrating bead 20 rides over the joint bead 18 (joint bead 18) toward the outer circumference and is folded back toward the inner circumference at the separation distance D2. can be said.
  • the folded portion ⁇ allows the non-penetrating bead 20 to be formed closer to the end point P2, making it easier to make the non-penetrating bead 20 more compact, thereby making the welding region compact and optimizing the heat distribution near the end point P2.
  • the second non-penetrating bead 20b is melted and solidified by scanning the laser beam along the second locus latter half Loc3 along the inside of the second locus first half Loc2 from the set point P5 in a closed loop. It has a portion 20b2 (hereinafter referred to as "second non-penetrating bead arc portion 20b2").
  • the set point P5 also functions as the start and end points of the second trajectory second half Loc3 of the closed loop.
  • the second locus latter half Loc3 may be an open loop.
  • the set point P5 may be set at either the start point or the end point of the open loop of the second half Loc3 of the locus.
  • Reference symbol C1 in FIG. 3 indicates the center of the open loop of the joint bead 18 and the center of the open loop of the first non-penetrating bead 20a.
  • the second non-penetrating bead 20b (second trajectory latter half Loc3) is a reference that is offset from the center C1 toward the start point P3 of the second trajectories Loc2 and Loc3 and toward the start point P1 of the first trajectory Loc1. It is formed in a perfect circular shape of a closed loop extending along an arc of radius Ra centered at point C3.
  • the vicinity of the starting point P3 of the second locus front half Loc2 is heated again by the laser beam moving along the second locus rear half Loc3.
  • the heat distribution of the molten metal near the start point P3 can be made uniform, and the final solidification point of the region near the start point P3 can be moved toward the center C1.
  • the weld marks can be made smoother.
  • the second non-penetrating bead 20b is formed along the entire longitudinal direction of the first non-penetrating bead 20a and is shifted so as to partially overlap the first non-penetrating bead 20a in the width direction.
  • the sinking of the surface of the joining bead 18 can be further suppressed by the materials melted in the steps of forming the first non-penetrating bead 20a and the second non-penetrating bead 20b.
  • the position of the reference point C3 and the radius Ra may be set considering that the heat distribution can be made uniform so that the surface of the joining bead 18 sinks and the welding marks are smoothed.
  • the rear half of the second non-penetrating bead 20b (corresponding to the second locus rear half Loc3) does not have to be limited to a perfect circular shape, and may have a non-perfect circular shape such as an oval shape as long as a desired surface can be obtained. may have the shape of
  • the coating film is provided so as to cover at least the surface of the joint bead 18 on the side of the first work 12 .
  • various materials can be adopted according to the application of the welding member 10. For example, it is possible to improve the corrosion resistance (rust prevention) and appearance design of the welding member 10. things are mentioned.
  • the welding member 10 is configured as described above.
  • the laser welding device 1 shown in FIGS. That is, as shown in FIG. 3, the control unit 11 forms the joining bead 18 for joining the first work 12 and the second work 14 along the first locus Loc1, and then passes through the first work 12.
  • a non-penetrating bead 20 is formed along the second trajectories Loc2 and Loc3.
  • the first trajectory Loc1 is an open loop in which the start point P1 and the end point P2 are separated from each other. 1 extends along the locus Loc1, crosses the first locus Loc1 in the vicinity of the end point P2 of the first locus Loc1, and moves to the outer set position P4 set outside the first locus Loc1. is connected to a set point P5, which is an end point set inside the locus Loc1.
  • the heat distribution in the vicinity of the end point P2 of the first locus Loc1 is optimized, making it easier to smooth the weld marks. More specifically, when a blowhole or perforation occurs near the end point P2 of the first locus Loc1, the surrounding metal can be melted and poured in, and the welding marks can be made smoother.
  • the control unit 11 moves the air nozzle units 4A and 4B along the axis of the laser beam so as to blow compressed air toward the irradiation point PL of the laser beam from the opposite side of the traveling direction DT of the head unit 3 .
  • At least the rotation unit 4R that rotates around L1 is controlled.
  • the metal vapor can be quickly evacuated from the laser beam irradiation region, and the influence of the metal vapor on the penetration of laser welding can be effectively suppressed.
  • the laser beam irradiation point PL A similar effect can be obtained by blowing compressed air toward.
  • the second trajectories Loc2 and Loc3 are, as shown in FIG. 3, connected to the end point (set point P5) set inside the first trajectory Loc1 and draw a circular trajectory (the latter half of the second trajectory (corresponding to part Loc3).
  • the end point of the non-penetrating bead 20 is an arc portion that draws a circle
  • the heat distribution inside the bonding bead 18 can be controlled by allowing the surrounding metal to flow in when the surface of the bonding bead 18 collapses. It becomes easy to adjust the temperature to be uniform, and it becomes easier to reduce the depression and make the welding marks smoother.
  • the circular trajectory (corresponding to the second trajectory latter half Loc3) is set closer to the start point P3 of the second trajectories Loc2 and Loc3, as shown in FIG.
  • the starting points P3 of the second trajectories Loc2 and Loc3 are heated again, the heat distribution in the vicinity of the starting points P3 is optimized, and the weld marks are easily smoothed. More specifically, the final solidification point of the region near the starting point P3 is brought closer to the center C1 to further reduce the depression and make it easier to smooth the weld marks.
  • the second locus crosses the first locus Loc1 before the end point P2 of the first locus Loc1. facilitates optimizing the heat distribution of the Therefore, it becomes easier to properly pour the surrounding metal into blowholes and perforations that may occur around the end point P2.
  • the intermediate portion P34, which is the crossing position, and the outer set position P4, which is the folding position, may be appropriately changed within the range of smoothing the weld marks.
  • the second trajectories Loc2 and Loc3 have a starting point P3 inside the starting point P1 of the first trajectory Loc1, and extend from the starting point P3 along the inside of the first trajectory Loc1.
  • a loop-shaped first half trajectory (second trajectory first half Loc2), and an intermediate trajectory (overlapped portion ⁇ and folded portion ⁇ ) that extends from the first half trajectory to an outer set position P4 on the outer peripheral side and then turns back to the inner peripheral side. have.
  • the distance D2 between the first locus Loc1 and the outer set position P4 is the distance between the first locus Loc1 and the front second locus first half Loc2 (corresponding to the first half locus of the second locus Loc2). It is made smaller than D1. According to this configuration, it is possible to optimize the heat distribution in the vicinity of the end point P2 of the joining bead 18 while suppressing the outward protrusion of the non-penetrating bead 20, thereby efficiently smoothing the weld marks.
  • the above embodiment is merely an example of one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the scope of the present invention.
  • the configuration of the laser welding apparatus 1 may be changed as appropriate, and the above-described laser welding apparatus may be used using an existing laser welding apparatus. Welding may be performed.
  • the coating process is not an essential component. That is, the welding member 10 does not have to be provided with a coating.
  • a laser welding apparatus comprising a device main body including a head portion that irradiates a laser beam, and a control portion that controls each portion including the head portion, the control portion controls a first work and a second work.
  • a joining bead to be joined along a first trajectory a non-penetrating bead that does not penetrate the first work is formed along a second trajectory, and the first trajectory has a start point and an end point separated from each other.
  • the second trajectory has a starting point inside the starting point of the first trajectory, extends along the inside of the first trajectory from the starting point, and ends at the end point of the first trajectory.
  • a laser welding device characterized in that after moving to an outer set position set outside the first locus in the vicinity of the first locus, it is connected to an end point set inside the first locus.
  • the heat distribution in the region near the end point of the first locus is optimized while the second locus on the inner circumference of the first locus suppresses the depression of the weld bead surface, thereby smoothing the welding marks. becomes easier.
  • Configuration 2 The laser welding apparatus according to configuration 1, wherein the second locus has a circular locus that connects to the end point (P5) set inside the first locus and draws a circle. .
  • the circular locus of the second locus makes it easier to align the heat distribution inside the bonding bead to a uniform temperature at which the surrounding metal can be poured when the surface of the bonding bead collapses. , making it easier to smooth the weld marks.
  • arrangement 3 The laser welding apparatus according to Arrangement 2, wherein the circular locus is set near the starting point of the second locus. According to this configuration, the starting point of the second locus is heated again, the heat distribution in the vicinity of the starting point is optimized, and the weld marks are easily smoothed.
  • Configuration 4 The laser welding apparatus according to any one of Configurations 1 to 3, wherein the second locus crosses the first locus before the end point of the first locus.
  • the second trajectory includes a loop-shaped first half trajectory that starts inside the starting point of the first trajectory and extends from the starting point along the inside of the first trajectory, and the first half trajectory. and an intermediate trajectory that extends to the outer set position on the outer peripheral side and then turns back to the inner peripheral side, and the distance between the first trajectory and the outer set position is the first trajectory and the first half trajectory 5.
  • the laser welding device according to any one of configurations 1 to 4, which is smaller than the separation distance between. According to this configuration, it is possible to optimize the heat distribution in the vicinity of the end point of the joining bead while suppressing the outward protrusion of the non-penetrating bead, making it easier to efficiently smooth the weld marks.

Abstract

第１ワークと第２ワークを重ねた積層部を溶接する場合に、接合ビード表面の陥没を抑制しながら、溶接痕をより滑らかにすること。　接合ビード１８を形成する第１の軌跡Ｌｏｃ１は、始点Ｐ１と終点Ｐ２とが離間する開ループ状であり、非貫通ビード２０を形成する第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３は、第１の軌跡Ｌｏｃ１の始点Ｐ１の内側を始点Ｐ３とし、始点Ｐ３から第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側をその軌跡Ｌｏｃ１に沿って延出し、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２の近傍で第１の軌跡Ｌｏｃ１を超えて外側に設定した外側設定位置Ｐ４に移動した後に、第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側に設定した終点となる設定点Ｐ５につながっている。

Description

レーザー溶接装置
　本発明は、レーザー溶接装置に関する。
　国際公開第２０１８／１６９０３３号に開示されるように、第１ワークと第２ワークを重ねた積層部を溶接するレーザー溶接方法が知られている。
　このレーザー溶接方法は、第１ワークと第２ワークとを接合する接合ビード（溶接ビード）を形成する接合ビード形成工程と、第１ワークを貫通しない非貫通ビードを、接合ビードの長手方向全般に渡って沿うように、且つ接合ビードの幅方向に一部が重なるようにずらして形成する非貫通ビード形成工程とを有している。このレーザー溶接方法によれば、接合ビード全体の表面の陥没を良好に抑制できる。
国際公開第２０１８／１６９０３３号
　本発明は、第１ワークと第２ワークを重ねた積層部を溶接する場合に、接合ビード表面の陥没を抑制しながら、溶接痕をより滑らかにすることを目的としている。
　レーザー光を照射するヘッド部を含む装置本体と、ヘッド部を含む各部を制御する制御部とを備えるとレーザー溶接装置において、前記制御部は、第１ワークと第２ワークとを接合する接合ビードを第１の軌跡に沿って形成した後に、前記第１ワークを貫通しない非貫通ビードを第２の軌跡に沿って形成し、前記第１の軌跡は、始点と終点とが離間する開ループ状であり、前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の始点の内側を始点とし、その始点から前記第１の軌跡の内側に沿って延出し、前記第１の軌跡の終点の近傍で前記第１の軌跡を超えて外側に設定した外側設定位置に移動した後に、前記第１の軌跡の内側に設定した終点につながっていることを特徴とする。
　第２の軌跡は、前記第１の軌跡の始点の内側を始点とし、その始点から前記第１の軌跡の内側に沿って延出し、前記第１の軌跡の終点の近傍で前記第１の軌跡を超えて外側に設定した外側設定位置に移動した後に、前記第１の軌跡の内側に設定した終点につながっているので、第１の軌跡の内周の第２の軌跡によって接合ビード表面の陥没を抑制しながら、第１の軌跡の終点近傍領域の熱分布を最適化し、溶接痕をより滑らかにし易くなる。
図１は、本発明の実施形態に係るレーザー溶接装置を示す図である。 図２は、エアノズルユニットを周辺構成と共に示す図である。 図３は、溶接部材をレーザー光の照射面側から示した図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線矢視の溶接部材の断面図である。
　以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係るレーザー溶接装置１を示す図である。
　レーザー溶接装置１は、ワークとなる溶接部材１０に対してレーザー溶接を行う装置であり、多関節のロボットアーム２Ａを有する装置本体２と、装置本体２の先端に取り付けられたヘッド部３と、ヘッド部３を含むレーザー溶接装置１の各部を制御する制御部１１とを備えている。ヘッド部３は、ロボットアーム２Ａによって３軸方向（前後、左右、及び上下）に移動でき、かつ、任意の向きに調整できる。ヘッド部３は、レーザー光を照射する照射部３Ａと、レーザー光の軸線Ｌ１の方向に沿って間隔を空けてエアノズルユニット４Ａ，４Ｂを支持する支持ユニット４とを備えている。図中、符号ＰＬは、レーザー光の照射点を示している。
　レーザー溶接には、熱伝導溶接と、キーホール溶接とがあり、本実施形態のレーザー溶接装置１は、キーホール溶接が可能である。キーホール溶接は、エネルギー密度の高いレーザー光で母材を溶かして溶接するので、金属蒸気（ブルームとも称される）が多く発生する。
　エアノズルユニット４Ａ，４Ｂは、コンプレッサー５から供給される圧縮空気を吹き出すユニットである。圧縮空気はキーホール溶接の際に発生する金属蒸気の排出に利用される。
　図２は、エアノズルユニット４Ａ，４Ｂを周辺構成と共に示す図である。
　エアノズルユニット４Ａ，４Ｂを支持する支持ユニット４は、エアノズルユニット４Ａ，４Ｂを支持する支持部材４Ｆ，４Ｆと、支持部材４Ｆ，４Ｆを、レーザー光の軸線Ｌ１周りに回動させる回動ユニット４Ｒとを備えている。なお、回動ユニット４Ｒを搭載せずに、支持部材４Ｆ，４Ｆの回転方向を制御してもよい。
　図２に示すように、エアノズルユニット４Ａ，４Ｂは、レーザー光の軸線Ｌ１に対して直交する方向（図２中、符号Ｘで示す方向）に延出する形状に形成され、その延出する方向に間隔を空けて、圧縮空気を吹き出す吹出口４Ｇを有している。なお、スリット状で横方向（符号Ｘの方向）に連なる吹出口４Ｇとしてもよい。
　また、レーザー光の軸線Ｌ１の方向（図２中、符号Ｚで示す）に間隔を空けて配置される各エアノズルユニット４Ａ，４Ｂは、図２中の符号Ｒで示す方向に揺動自在に支持部材４Ｆ，４Ｆに支持されている。
　ここで、図２には、レーザー溶接時のヘッド部３の進行方向を符号ＤＴで示している。図２に示すように、各エアノズルユニット４Ａ，４Ｂは、ヘッド部３の進行方向ＤＴに位置し、進行方向ＤＴの逆方向に向けて圧縮空気を吹き出す。ヘッド部３の進行方向ＤＴに離れた位置から、進行方向ＤＴの逆方向に圧縮空気を吹き出し、レーザー光の照射点ＰＬ付近から発生する金属蒸気を、進行方向ＤＴの反対側に吹き飛ばす。
　仮に、ヘッド部３の進行方向ＤＴの反対側から、レーザー光の照射点ＰＬに向けて圧縮空気を吹き出した場合には、金属蒸気をレーザー光の進行方向ＤＴに排出するので、レーザー光の照射領域から金属蒸気を速やかに待避させることができない。
　各エアノズルユニット４Ａ，４Ｂについて更に説明する。
　レーザー光の照射点ＰＬに近い側のエアノズルユニット４Ａを、「照射点側エアノズルユニット４Ａ」と表記し、レーザー光の照射点ＰＬから離れた側のエアノズルユニット４Ｂを、「非照射点側エアノズルユニット４Ｂ」と表記する。
　図２に示すように、照射点側エアノズルユニット４Ａは、レーザー光の照射点ＰＬよりも進行方向ＤＴ側に離れた位置Ｆに向けて圧縮空気を吹き出すように向きが設定される。これにより、レーザー光の照射点から速やかに金属蒸気をレーザー光から離れた位置に移動できる。
　非照射点側エアノズルユニット４Ｂは、レーザー光の照射点ＰＬと、ヘッド部３との間の空間に向けて向きが設定され、この空間内の金属蒸気を進行方向ＤＴの反対側に排出する。これにより、空間内の金属蒸気をレーザー光から離れた位置に移動させることができる。
　各エアノズルユニット４Ａ，４Ｂの出口流量は、金属蒸気を排出させるのに十分な風量に設定される。本構成では、照射点側エアノズルユニット４Ａの出口流量よりも、非照射点側エアノズルユニット４Ｂの出口流量の方が多く設定される。これにより、照射点側エアノズルユニット４Ａによって、レーザー光の照射点ＰＬ周辺の狭いエリアの金属蒸気を吹き飛ばすと共に、非照射点側エアノズルユニット４Ｂによって、レーザー光の照射点ＰＬとヘッド部３との間の広い空間内の金属蒸気を十分に吹き飛ばし易くなる。
　各エアノズルユニット４Ａ，４Ｂの位置及び向きは、作業者が手動で調整してもよいし、制御部１１が回動ユニット４Ｒの回動位置、及び各エアノズルユニット４Ａ，４Ｂの傾斜角度を自動制御することによって設定してもよい。
　図３は、溶接部材１０を、レーザー光の照射面側から示した図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線矢視の溶接部材１０の断面図である。
　図３及び図４に示すように、本実施形態に係る溶接部材１０は、第１ワーク１２と第２ワーク１４を重ねた積層部１６がレーザー溶接により接合されて構成されたものである。図３及び図４に示すように、溶接部材１０は、第１の軌跡Ｌｏｃ１によって形成された接合ビード１８と、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３によって形成された第１非貫通ビード２０ａ及び第２非貫通ビード２０ｂが連なって形成された非貫通ビード２０と、不図示の塗膜とを備えている。
　接合ビード１８は、図４に示す通り、少なくとも第１ワーク１２を厚さ方向に貫通し、該接合ビード１８を介して第１ワーク１２と第２ワーク１４とが接合されるように、換言すると、少なくとも第２ワーク１４の表面に接するように形成される。
　図４に示すように、積層した第１ワーク１２と第２ワーク１４の間に隙間がある場合、その隙間に、レーザー光で溶融された材料が流れ込む。流れ込んだ分、接合ビード１８の表面が元のワーク１２の表面に対して凹むように陥没して形成される。その結果、溶接断面における最小板厚である有効厚（のど厚）が減少し易くなる。
　本実施形態では、第１非貫通ビード２０ａ及び第２非貫通ビード２０ｂで形成された非貫通ビード２０は、第１ワーク１２を貫通しないので、非貫通ビード２０の形成工程で溶融した材料は、第１ワーク１２と第２ワーク１４との間の隙間に流れ込まない。
　図３には、接合ビード１８の幅を符号Ｌ１で示し、非貫通ビード２０の幅を符号Ｌ２で示している。非貫通ビード２０は、接合ビード１８の長手方向全般に渡って、接合ビード１８の幅方向に一部が重なるように形成される。図３中、符号Ｌ１２は、接合ビード１８及び非貫通ビード２０の幅の重なりを示している。
　非貫通ビード２０が接合ビード１８の長手方向全般に渡って沿うように、且つ接合ビード１８の幅方向に一部が重なるようにずらして形成されるので、接合ビード１８の表面が陥没した場合であっても、非貫通ビード２０の形成工程で溶融した材料が、接合ビード１８の陥没した表面に供給される。これによって、接合ビード１８の長手方向全般に渡って、表面の陥没（図４中、符号２８で示す）の深さを小さくした溶接部材１０を得ることができる。
　この非貫通ビード２０を、接合ビード１８の長手方向全般に渡って沿うように、且つ接合ビード１８の幅方向に一部が重なるようにずらして形成し、溶接部材１０の表面の陥没を抑制する技術については、本件と同じ出願人が開示する国際公開第２０１８／１６９０３３号に記載される技術と基本的に同じである。
　図３に示すように、第１非貫通ビード２０ａに対応する第１の軌跡Ｌｏｃ１は、始点Ｐ１と終点Ｐ２とが離間する開ループ状のオーバル形状に形成される。図３には、第１の軌跡Ｌｏｃ１の長手方向の長さを符号ＬＡで示し、短手方向の長さを符号ＬＢで示している。
　また、第２非貫通ビード２０ｂに対応する第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３は、第１の軌跡Ｌｏｃ１の始点Ｐ１の内側を始点Ｐ３とし、始点Ｐ３から第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側をその軌跡Ｌｏｃ１に沿って延出し、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点の近傍で前記第１の軌跡Ｌｏｃ１を超えて外側に設定した外側設定位置Ｐ４に移動した後に、前記第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側に設定した設定点Ｐ５につながる。なお、始点Ｐ１は第１軌跡始点と言ってもよく、終点Ｐ２は第１軌跡終点と言ってもよく、始点Ｐ３は第２軌跡始点と言ってもよく、設定点Ｐ５は第２軌跡終点、及び、外側設定位置Ｐ４は外側設定点と言ってもよい。
　第２の軌跡Ｌｏｃ２は、第１の軌跡Ｌｏｃ１の内周を開ループのオーバル形状に延出する部分であり、第２の軌跡Ｌｏｃ３は、第２の軌跡Ｌｏｃ２の内周を、第１の軌跡Ｌｏｃ１の次に閉ループのオーバル形状に延出する部分である。以下、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３を特に区別して表記する場合には、「第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２」、及び「第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３」とそれぞれ表記する。
　第１の軌跡Ｌｏｃ１は、接合ビード１８の幅方向の中心線と一致している。また、第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２は、第１非貫通ビード２０ａの幅方向の中心線と一致している。また、第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３は、第２非貫通ビード２０ｂの幅方向の中心線と一致している。
　第１ワーク１２及び第２ワーク１４のそれぞれは、例えば、金属などのレーザー溶接が可能な材料で形成されている。本実施形態では、第１ワーク１２及び第２ワーク１４が平板状である場合を例に挙げて説明するが、第１ワーク１２及び第２ワーク１４の形状は特に限定されない。
　接合ビード１８は、レーザー光が、第１の軌跡Ｌｏｃ１に沿って始点Ｐ１から終点Ｐ２へと走査されることによって溶融凝固する部分である。接合ビード１８は、積層部１６の接合部を確認し易くする観点から、図４に示すように、第１ワーク１２及び第２ワーク１４の両方を貫通するように形成されることが好ましいが、必ずしも第２ワーク１４を貫通していなくてもよい。接合ビード１８は、第１ワーク１２のみを貫通して、第２ワーク１４の表面に一部溶け込んでいればよい。
　また、接合ビード１８は、図３に示すように、積層部１６の積層方向視（レーザー光の照射面の平面視）で略Ｃ字形状となるように形成されることが好ましい。なお、接合ビード１８の積層方向視の形状は、特に限定されるものではなく、第１ワーク１２及び第２ワーク１４の形状や、溶接部材１０の用途などに応じて種々の形態を採用することができる。例えば、接合ビード１８の積層方向視の形状は、直線状や、Ｃ字形状以外の湾曲状としてもよい。本構成では、第１の軌跡Ｌｏｃ１を、円を描く円状軌跡にすることで、円状軌跡の周囲を含む領域の熱分布を均一化させ易くなり、接合ビード表面の陥没の深さを揃え易くなる。
　非貫通ビード２０は、第１ワーク１２を厚さ方向に貫通しないように形成される。すなわち、非貫通ビード２０は、第１ワーク１２のみに形成され、第２ワーク１４には到達していない。本実施形態では、非貫通ビード２０は、第１非貫通ビード２０ａと、第２非貫通ビード２０ｂとを有している。
　第１非貫通ビード２０ａは、接合ビード１８の長手方向全般に渡って沿うように、且つ接合ビード１８の幅方向に一部が重なるようにずらして形成されている。より具体的には、第１非貫通ビード２０ａは、レーザー光が、第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２に沿って、始点Ｐ１の内側に設定した始点Ｐ３から、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２の手前に設定した中途部Ｐ３４を通過し、終点Ｐ２の外側に設定した外側設定位置Ｐ４まで走査されることにより溶融凝固する部分である。
　接合ビード１８の始点Ｐ１と、第１非貫通ビード２０ａの始点Ｐ３との間の離間距離Ｄ１は、各ビード１８，２０ａが適切に重なる距離Ｌ１２を実現する値に設定される。この距離Ｌ１２は、各ビード１８，２０ａを形成するレーザー光の照射径及び出力などを考慮して熱分布を均一化し、接合ビード１８の表面の陥没を抑制するのに好適な値に設定される。
　中途部Ｐ３４は、第１の軌跡Ｌｏｃ１と第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２とが交差する箇所である。第１非貫通ビード２０ａが、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２の手間で交差して、終点Ｐ２近傍の外側設定位置Ｐ４まで形成される。
　この中途部Ｐ３４から外側設定位置Ｐ４までの第１非貫通ビード２０ａは、非貫通ビード２０の径方向外側に重なる「重複部α」と言うことができる。この重複部αによって、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２近傍で発生するブローホールや穴あきを、周囲の金属を溶融して流し込むことができる。これによって、終点Ｐ２近傍の表面の深さを周囲と揃え、溶接痕をより滑らかにするように熱分布を最適化し易くなる。また、後述する折り返し部βも終点Ｐ２近傍を通るので、終点Ｐ２近傍で発生するブローホールや穴あきを、周囲の金属を溶融して流し込ませ、溶接痕をより滑らかにし易くなる。
　第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２と、外側設定位置Ｐ４との間の離間距離Ｄ２、つまり、接合ビード１８の終点Ｐ２と、第１非貫通ビード２０ａの終点（外側設定位置Ｐ４）との間の離間距離Ｄ２は、終点Ｐ２近傍の陥没を所望の範囲に抑える距離に設定される。この離間距離Ｄ２は、中途部Ｐ３４から外側設定位置Ｐ４までの範囲を除く、接合ビード１８と第１非貫通ビード２０ａとの間の離間距離Ｄ１よりも小さい値に設定される（離間距離Ｄ２＜離間距離Ｄ１）。
　換言すると、終点Ｐ２近傍の表面の深さが周囲と揃い、溶接痕を滑らかにするように、離間距離Ｄ２を調整すればよい。これにより、非貫通ビード２０の外周側への張り出しを抑え、コンパクトな非貫通ビード２０によって終点Ｐ２近傍の表面を良好にし易くなる。
　第２非貫通ビード２０ｂは、レーザー光が、外側設定位置Ｐ４から、第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２の内側に設定した設定点Ｐ５まで直線状に走査されることによって溶融凝固する部分２０ｂ１（以下、「第２非貫通ビード直線部２０ｂ１」と言う）を有している。
　この第２非貫通ビード直線部２０ｂ１は、非貫通ビード２０が、接合ビード１８（接合ビード１８）を外周側へ向けて乗り越えて、離間距離Ｄ２の位置で内周側へ折り返す「折り返し部β」と言うことができる。この折り返し部βによって、非貫通ビード２０を終点Ｐ２に寄せて形成でき、非貫通ビード２０のコンパクト化による溶接領域のコンパクト化、及び、終点Ｐ２近傍の熱分布の最適化を実現し易くなる。
　第２非貫通ビード２０ｂは、レーザー光が、第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３に沿って、設定点Ｐ５から、第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２の内側に沿って閉ループ状に走査されることによって溶融凝固する部分２０ｂ２（以下、「第２非貫通ビード円弧部２０ｂ２」と言う）を有している。
　設定点Ｐ５は、閉ループの第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３の始点、及び終点としても機能する。なお、第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３を開ループとしてもよい。この場合、設定点Ｐ５を、第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３の開ループの始点、又は終点のいずれかに設定すればよい。
　図３中の符号Ｃ１は、接合ビード１８の開ループの中心、かつ、第１非貫通ビード２０ａの開ループの中心を示している。
　第２非貫通ビード２０ｂ（第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３）は、上記中心Ｃ１よりも、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３の始点Ｐ３寄り、かつ、第１の軌跡Ｌｏｃ１の始点Ｐ１寄りにオフセットした基準点Ｃ３を中心とした半径Ｒａの円弧に沿って延出する閉ループの真円形状に形成される。
　この第２非貫通ビード２０ｂの形成工程において、第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２の始点Ｐ３近傍を、第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３に沿って移動するレーザー光によって再度加熱する。これにより、始点Ｐ３近傍の溶融金属の熱分布を均一化させ、始点Ｐ３近傍領域の最終凝固点を、中心Ｃ１へ寄せることができる。
　始点Ｐ３近傍領域の最終凝固点を、中心Ｃ１へ寄せることによって、溶接痕をより滑らかにすることができる。
　また、第２非貫通ビード２０ｂを、第１非貫通ビード２０ａの長手方向全般に渡って沿うように、且つ第１非貫通ビード２０ａの幅方向に一部が重なるようにずらして形成するので、接合ビード１８の表面が陥没した場合に、第１非貫通ビード２０ａ及び第２非貫通ビード２０ｂのそれぞれの形成工程で溶融した材料によって、接合ビード１８表面の陥没をより抑制できる。
　例えば、接合ビード１８表面の陥没して溶接痕を滑らかにできるよう熱分布を均一化できることを考慮して、基準点Ｃ３の位置、及び半径Ｒａを設定すればよい。
　なお、第２非貫通ビード２０ｂの後半部（第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３に対応）は真円形状に限定しなくてもよく、所望の表面が得られる範囲で、オーバル形状などの真円以外の形状にしてもよい。
　塗膜は、少なくとも、接合ビード１８の、第１ワーク１２側の表面を覆うように設けられる。塗膜の材料としては、溶接部材１０の用途に応じた種々のものを採用することができ、例えば、溶接部材１０の耐食（防錆）性や、外観意匠性などを向上させることが可能なものが挙げられる。
　本実施形態に係る溶接部材１０は、以上のように構成されるものである。
　本実施形態では、図１及び図２に示したレーザー溶接装置１が、制御部１１によって、上記溶接を行う。つまり、制御部１１は、図３に示したように、第１ワーク１２と第２ワーク１４とを接合する接合ビード１８を第１の軌跡Ｌｏｃ１に沿って形成した後に、第１ワーク１２を貫通しない非貫通ビード２０を第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３に沿って形成する。
　第１の軌跡Ｌｏｃ１は、始点Ｐ１と終点Ｐ２とが離間する開ループ状であり、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３は、第１の軌跡Ｌｏｃ１の始点Ｐ１の内側を始点Ｐ３とし、始点Ｐ３から第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側をその軌跡Ｌｏｃ１に沿って延出し、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２の近傍で第１の軌跡Ｌｏｃ１を超えて外側に設定した外側設定位置Ｐ４に移動した後に、第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側に設定した終点となる設定点Ｐ５につながる。
　以上の構成により、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２近傍領域の熱分布を最適化し、溶接痕を滑らかにし易くなる。より具体的には、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２近傍でブローホールや穴あきが発生した場合に、周囲の金属を溶融して流し込むことができ、より溶接痕を滑らかにすることができる。
　さらに、制御部１１は、上述したように、ヘッド部３の進行方向ＤＴの反対側から、レーザー光の照射点ＰＬに向けて圧縮空気を吹き出すように、エアノズルユニット４Ａ，４Ｂをレーザー光の軸線Ｌ１周りに回動させる回動ユニット４Ｒを少なくとも制御する。これにより、レーザー光の照射領域から金属蒸気を速やかに待避させることができ、レーザー溶接の溶け込みなどに及ぼす金属蒸気の影響を効果的に抑制することが可能になる。なお、上述したように、回動ユニット４Ｒを搭載せずに、少なくとも支持部材４Ｆ，４Ｆの回転方向を制御することによって、ヘッド部３の進行方向ＤＴの反対側から、レーザー光の照射点ＰＬに向けて圧縮空気を吹き出すようにしても、同様の効果を得ることが可能である。
　また、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３は、図３に示したように、第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側に設定した終点（設定点Ｐ５）につながると共に円を描く円状軌跡（第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３に相当）を有している。この構成によれば、非貫通ビード２０の終点を、円を描く円弧部とすることで、接合ビード１８内側の熱分布を、接合ビード１８の表面が陥没した場合に周囲の金属を流し込み可能な均一な温度に揃え易くなり、より陥没を小さくし、溶接痕をより滑らかにし易くなる。
　また、上記円状軌跡（第２の軌跡後半部Ｌｏｃ３に相当）は、図３に示したように、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３の始点Ｐ３寄りに設定される。この構成によれば、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３の始点Ｐ３を再度加熱し、始点Ｐ３近傍領域の熱分布を最適化し、溶接痕を滑らかにし易くなる。より具体的には、始点Ｐ３近傍領域の最終凝固点を中心Ｃ１へ寄せて、より陥没を小さくし、溶接痕をより滑らかにし易くなる。
　また、第２の軌跡は、図３に示したように、第１の軌跡Ｌｏｃ１の終点Ｐ２の手前で第１の軌跡Ｌｏｃ１を横断するので、第１の軌跡Ｌｏｃ１について、終点Ｐ２を含む広い範囲の熱分布を最適化し易くなる。したがって、終点Ｐ２の周囲に発生する可能性のあるブローホールや穴あきに周囲の金属を適切に流し込み易くなる。なお、上記横断する位置である中途部Ｐ３４、及び、折り返し位置である外側設定位置Ｐ４については、溶接痕を滑らかにする範囲で適宜に変更してもよい。
　さらに、第２の軌跡Ｌｏｃ２，Ｌｏｃ３は、図３に示すように、第１の軌跡Ｌｏｃ１の始点Ｐ１の内側を始点Ｐ３とし、その始点Ｐ３から第１の軌跡Ｌｏｃ１の内側に沿って延出するループ状の前半軌跡（第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２）と、その前半軌跡から外周側の外側設定位置Ｐ４に延びた後に、内周側に折り返す中間軌跡（重複部α、及び折り返し部β）とを有している。そして、第１の軌跡Ｌｏｃ１と外側設定位置Ｐ４との離間距離Ｄ２は、第１の軌跡Ｌｏｃ１と、前第２の軌跡前半部Ｌｏｃ２（第２の軌跡Ｌｏｃ２の前半軌跡に相当）との離間距離Ｄ１よりも小さくしている。
　この構成によれば、非貫通ビード２０の外側への張り出しを抑えながら、接合ビード１８の終点Ｐ２近傍の熱分布を最適化でき、効率良く溶接痕を滑らかにし易くなる。
　上記実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。例えば、図１及び図２に示したレーザー溶接装置１を使用する場合を説明したが、レーザー溶接装置１の構成は適宜に変更してもよいし、また、既存のレーザー溶接装置を用いて上記溶接を行うようにしてもよい。また、得られた溶接部材１０に対して、塗装処理を施すこととしたが、塗装処理は必須の構成要素ではない。すなわち、溶接部材１０は、塗膜を備えていなくてもよい。
［上記実施の形態によりサポートされる構成］
　上記実施の形態は、以下の構成をサポートする。
　（構成１）レーザー光を照射するヘッド部を含む装置本体と、ヘッド部を含む各部を制御する制御部とを備えるとレーザー溶接装置において、前記制御部は、第１ワークと第２ワークとを接合する接合ビードを第１の軌跡に沿って形成した後に、前記第１ワークを貫通しない非貫通ビードを第２の軌跡に沿って形成し、前記第１の軌跡は、始点と終点とが離間する開ループ状であり、前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の始点の内側を始点とし、その始点から前記第１の軌跡の内側に沿って延出し、前記第１の軌跡の終点の近傍で前記第１の軌跡を超えて外側に設定した外側設定位置に移動した後に、前記第１の軌跡の内側に設定した終点につながっていることを特徴とするレーザー溶接装置。
　この構成によれば、第１の軌跡の内周の第２の軌跡によって接合ビード表面の陥没を抑制しながら、第１の軌跡の終点近傍領域の熱分布を最適化し、溶接痕をより滑らかにし易くなる。
　（構成２）前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の内側に設定した前記終点（Ｐ５）につながると共に円を描く円状軌跡を有することを特徴とする構成１に記載のレーザー溶接装置。
　この構成によれば、第２の軌跡の円状軌跡により、接合ビード内側の熱分布を、接合ビードの表面が陥没した場合に周囲の金属を流し込み可能な均一な温度に揃え易くなり、より陥没を小さくし、溶接痕をより滑らかにし易くなる。
　（構成３）前記円状軌跡は、前記第２の軌跡の始点寄りに設定されることを特徴とする構成２に記載のレーザー溶接装置。
　この構成によれば、第２の軌跡の始点を再度加熱し、始点近傍領域の熱分布を最適化し、溶接痕を滑らかにし易くなる。
　（構成４）前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の終点の手前で前記第１の軌跡を横断することを特徴とする構成１から３のいずれか一項に記載のレーザー溶接装置。
　この構成によれば、第１の軌跡の終点を含む広い範囲の熱分布を最適化し易くなる。
　（構成５）前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の始点の内側を始点とし、その始点から前記第１の軌跡の内側に沿って延出するループ状の前半軌跡と、前記前半軌跡から外周側の前記外側設定位置に延びた後に、内周側に折り返す中間軌跡とを有し、前記第１の軌跡と前記外側設定位置との離間距離は、前記第１の軌跡と前記前半軌跡との離間距離よりも小さいことを特徴とする構成１から４のいずれか一項に記載のレーザー溶接装置。
　この構成によれば、非貫通ビードの外側への張り出しを抑えながら、接合ビードの終点近傍の熱分布を最適化でき、効率良く溶接痕を滑らかにし易くなる。
　１　レーザー溶接装置
　２　装置本体
　２Ａ　ロボットアーム
　３　ヘッド部
　３Ａ　照射部
　４　支持ユニット
　４Ａ，４Ｂ　エアノズルユニット
　４Ｆ　支持部材
　４Ｒ　回動ユニット
　４Ｇ　吹出口
　５　コンプレッサー
　１０　溶接部材
　１１　制御部
　１２　第１ワーク
　１４　第２ワーク
　１８　接合ビード
　２０　非貫通ビード
　２０ａ　第１非貫通ビード
　２０ｂ　第２非貫通ビード
　ＤＴ　ヘッド部の進行方向
　Ｌ１　レーザー光の軸線
　ＰＬ　レーザー光の照射点
　Ｌｏｃ１　第１の軌跡
　Ｌｏｃ２　第２の軌跡前半部（第２の軌跡，前半軌跡）
　Ｌｏｃ３　第２の軌跡後半部（第２の軌跡，後半軌跡）
　Ｐ１　第１の軌跡の始点（第１軌跡始点）
　Ｐ２　第１の軌跡の終点（第１軌跡終点）
　Ｐ３　第２の軌跡の始点（第２軌跡始点）
　Ｐ４　外側設定位置
　Ｐ５　設定点（第２軌跡の終点）
　Ｐ３４　中途部

Claims (5)

  1. 　レーザー光を照射するヘッド部（３）を含む装置本体（２）と、ヘッド部（３）を含む各部を制御する制御部（４）とを備えるとレーザー溶接装置において、
    　前記制御部（４）は、第１ワーク（１２）と第２ワーク（１４）とを接合する接合ビード（１８）を第１の軌跡に沿って形成した後に、前記第１ワーク（１２）を貫通しない非貫通ビード（２０）を第２の軌跡に沿って形成し、
    　前記第１の軌跡は、始点（Ｐ１）と終点（Ｐ２）とが離間する開ループ状であり、
    　前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の始点（Ｐ１）の内側を始点（Ｐ３）とし、その始点（Ｐ３）から前記第１の軌跡の内側に沿って延出し、前記第１の軌跡の終点の近傍で前記第１の軌跡を超えて外側に設定した外側設定位置（Ｐ４）に移動した後に、前記第１の軌跡の内側に設定した終点（Ｐ５）につながっている　ことを特徴とするレーザー溶接装置。
  2. 　前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の内側に設定した前記終点（Ｐ５）につながると共に円を描く円状軌跡を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザー溶接装置。
  3. 　前記円状軌跡は、前記第２の軌跡の始点寄りに設定されることを特徴とする請求項２に記載のレーザー溶接装置。
  4. 　前記第２の軌跡は、前記第１の軌跡の終点（Ｐ２）の手前で前記第１の軌跡を横断することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザー溶接装置。
  5. 　前記第２の軌跡は、
    　前記第１の軌跡の始点（Ｐ１）の内側を始点（Ｐ３）とし、その始点（Ｐ３）から前記第１の軌跡の内側に沿って延出するループ状の前半軌跡と、
    　前記前半軌跡から外周側の前記外側設定位置に延びた後に、内周側に折り返す中間軌跡とを有し、
    　前記第１の軌跡と前記外側設定位置との離間距離は、前記第１の軌跡と前記前半軌跡との離間距離よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザー溶接装置。
PCT/JP2021/014091 2021-03-31 2021-03-31 レーザー溶接装置 WO2022208827A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/014091 WO2022208827A1 (ja) 2021-03-31 2021-03-31 レーザー溶接装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/014091 WO2022208827A1 (ja) 2021-03-31 2021-03-31 レーザー溶接装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022208827A1 true WO2022208827A1 (ja) 2022-10-06

Family

ID=83458265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/014091 WO2022208827A1 (ja) 2021-03-31 2021-03-31 レーザー溶接装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022208827A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009233712A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Hiroshima Pref Gov 溶接継手構造および溶接方法
JP2011173146A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Mazda Motor Corp レーザ溶接方法
JP2012115876A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 Toyota Motor Corp レーザ溶接方法
JP2012240086A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Nippon Steel Corp 継手強度に優れたレーザ溶接継手及びその製造方法
JP2014004619A (ja) * 2012-06-27 2014-01-16 Panasonic Corp レーザ接合方法および接合部品
JP2014194876A (ja) * 2013-03-28 2014-10-09 Ngk Spark Plug Co Ltd 燃料電池関連部品の製造方法及び燃料電池関連部品、溶接治具装置
JP2016196034A (ja) * 2015-04-06 2016-11-24 フタバ産業株式会社 溶接構造物

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009233712A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Hiroshima Pref Gov 溶接継手構造および溶接方法
JP2011173146A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Mazda Motor Corp レーザ溶接方法
JP2012115876A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 Toyota Motor Corp レーザ溶接方法
JP2012240086A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Nippon Steel Corp 継手強度に優れたレーザ溶接継手及びその製造方法
JP2014004619A (ja) * 2012-06-27 2014-01-16 Panasonic Corp レーザ接合方法および接合部品
JP2014194876A (ja) * 2013-03-28 2014-10-09 Ngk Spark Plug Co Ltd 燃料電池関連部品の製造方法及び燃料電池関連部品、溶接治具装置
JP2016196034A (ja) * 2015-04-06 2016-11-24 フタバ産業株式会社 溶接構造物

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8253062B2 (en) System and methodology for zero-gap welding
JP4044772B2 (ja) 重ねられた金属シートをクランプする装置。
JP3762676B2 (ja) ワークの溶接方法
JP3144317B2 (ja) 積層製造方法
CA2830594C (en) Laser welding assembly and method
CN110170744B (zh) 接合方法
JPH09201687A (ja) 狭開先レーザ溶接方法
JP2013111654A (ja) 溶接システム、溶接プロセス及び溶接物品
JP2007237216A (ja) レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置
JP2004148374A (ja) 高密度エネルギービームによるアルミニウム又はアルミニウム合金から成る被溶接部材同士の貫通溶接方法
JP6302314B2 (ja) 溶接プロセス、溶接システム、及び溶接物品
WO2022208827A1 (ja) レーザー溶接装置
JP2003088969A (ja) 厚板重ね溶接方法及び装置
JPH0471634B2 (ja)
JP7123738B2 (ja) 積層造形物の製造方法及び積層造形物
KR20040091636A (ko) 전자빔을 이용한 가공 방법
JP2002079371A (ja) 板金ロー付方法及びロー付装置
JP2003001453A (ja) 複合熱源溶接法
JP2662297B2 (ja) レーザ溶接の始終端処理方法
JP6211340B2 (ja) 溶接装置及び溶接方法
JP7119960B2 (ja) 接合方法
JP2002263878A (ja) 突合せ溶接法
JP2018069315A (ja) レーザろう付け装置、及びレーザろう付け装置を用いたろう付けワイヤの切断方法
JP3829674B2 (ja) 溶接方法
JP2002144065A (ja) レーザ溶接方法およびその装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21934989

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21934989

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1