JP2002321074A - レーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高品質なレーザ溶接作業を簡単かつ迅速に遂行
することができ、生産性を向上させることを可能にす
る。 【解決手段】保持機構１２を介して鋼板Ｗ１、Ｗ２が位
置決め保持された状態で、前記鋼板Ｗ１の加熱部位Ｐ１
に対し第１のレーザビームＬ１が照射され、この鋼板Ｗ
１を鋼板Ｗ２から所定の間隔だけ離間させる一方、第２
のレーザビームＬ２が溶接部位Ｐ２に照射されて前記鋼
板Ｗ１、Ｗ２を溶接する。その際、第１のレーザビーム
Ｌ１の入熱量、移動速度および集光径を設定することに
より、前記第１のレーザビームＬ１が照射される鋼板Ｗ
１を非溶融状態に維持して塑性変形させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、母材より融点の低
い金属が表面に施された板材を互いに重ね合わせ、その
重ね合わせた部位に対してレーザビームを照射すること
により、前記板材同士を溶接するレーザ溶接方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、母材より融点の低い金属が表
面に施された板材を互いに重ね合わせた状態で、前記板
材同士を溶接する方法として、例えば、特許第３１１５
４５６号公報に開示されているレーザ溶接方法が知られ
ている。

【０００３】このレーザ溶接方法では、融点が母材であ
る鋼板より低い金属、例えば、亜鉛メッキされた鋼板
（亜鉛メッキ鋼板）の端部は拘束せずに前記亜鉛メッキ
鋼板を支持し、レーザ照射側の前記亜鉛メッキ鋼板のみ
を重ね溶接部の中心位置より拘束側へ１ｍｍ乃至１５ｍ
ｍ離れた位置において、予めレーザを用いて溶融させて
端部を変形させることにより前記亜鉛メッキ鋼板の間に
隙間を形成し、その後、前記亜鉛メッキ鋼板を重ね溶接
するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術に係るレーザ溶接方法においては、亜鉛メッキ鋼板
に対して端部を変形させるために、レーザを照射して前
記亜鉛メッキ鋼板を溶融させ、溶融面の凝固収縮により
該亜鉛メッキ鋼板を他の亜鉛メッキ鋼板から離間させて
いる。しかしながら、亜鉛メッキ鋼板の溶融状態によっ
て、前記亜鉛メッキ鋼板の端部の変形量が変動してしま
い、溶け込み量が多くなっても前記端部の変形量が減少
する場合がある。

【０００５】具体的には、図９に示すように、板厚ｔの
亜鉛メッキ鋼板１にレーザビームＬを照射して、この亜
鉛メッキ鋼板１に生成される溶融部２の溶け込み深さＤ
と、このレーザビームＬの照射位置から１０ｍｍ離間し
た位置の変形量Ｋとを検出した。その際、板厚ｔは、
０．７ｍｍと２．０ｍｍとし、レーザビームＬによる移
動速度（加工速度）は、５ｍ／ｍｉｎと２ｍ／ｍｉｎと
し、出力（ｗ）を種々設定したところ、表１に示す結果
が得られた。

【０００６】

【表１】

【０００７】これにより、単に出力を高くして溶け込み
量を増大させても、亜鉛メッキ鋼板１に所望の変形量を
得ることができない。このため、亜鉛メッキ鋼板１同士
を溶接する際に気化する亜鉛メッキガスが外部に良好に
排出されず、ブローホール等が発生して溶接不良が惹起
されるという問題が指摘されている。

【０００８】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、高品質なレーザ溶接作業を簡単かつ迅速に遂行する
ことができ、生産性を向上させることが可能なレーザ溶
接方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ溶接
方法では、保持機構を介して板材の溶接部位が位置決め
保持された状態で、前記保持機構の近傍の前記板材に対
し第１のレーザビームが照射されることにより、前記板
材が加熱されて該板材同士が所定の間隔だけ離間する。
一方、第１のレーザビームから所定の間隔だけ離間した
部位に第２のレーザビームが照射されることにより、板
材同士が溶接される。

【００１０】その際、第１のレーザビームの入熱量、移
動速度および集光径を設定することにより、該第１のレ
ーザビームが照射される板材を非溶融状態に維持してい
る。このため、板材を溶融する際に生じていた、変形量
のばらつきを有効に阻止することができ、前記板材同士
を所望の間隔だけ確実に離間させた状態で、該板材同士
を溶接することが可能になる。

【００１１】これにより、板材同士を溶接する際に気化
する金属ガス（例えば、亜鉛メッキガス）が外部に良好
に排出され、溶接不良を阻止して前記板材のレーザ溶接
作業が精度よくかつ効率的に行われるとともに、生産性
を向上させることが可能になる。

【００１２】また、保持機構の押圧作用下に、板材の溶
接部位が位置決め保持されるため、平板材の他、プレス
成形材等の各種の成形材にも容易に適応することがで
き、汎用性に優れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係るレーザ溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置
１０の一部を破断させた状態を示す側面説明図である。

【００１４】なお、このレーザ溶接装置１０は、その用
途が限定されるものではなく、例えば、自動車のルーフ
部等の亜鉛メッキされた鋼板Ｗ１、Ｗ２を重ね合わせて
溶接する場合に用いると好ましい。

【００１５】レーザ溶接装置１０は、鋼板Ｗ１、Ｗ２の
溶接部位を位置決め保持する保持機構１２と、前記保持
機構１２の近傍の前記鋼板Ｗ１の加熱部位Ｐ１に対し第
１のレーザビームＬ１を照射して加熱するとともに、前
記第１のレーザビームＬ１から所定の間隔だけ離間した
溶接部位Ｐ２に第２のレーザビームＬ２を照射して前記
鋼板Ｗ１、Ｗ２同士を溶接するためのレーザ照射機構１
４と、前記第１および第２のレーザビームＬ１、Ｌ２を
互いに同期して溶接方向に移動させるロボットアーム
（移動機構）１６と、前記第１および第２のレーザビー
ムＬ１、Ｌ２の入熱量を制御する制御機構１８とを備え
る。

【００１６】ロボットアーム１６には、原位置復帰およ
びワーク位置補正機構２０を構成する支持ブラケット２
２が固着されており、この支持ブラケット２２は上面板
２４と、この上面板２４に対して略直交する長手方向に
延在する側面板２６とを備える。上面板２４には、エア
シリンダ等の第１アクチュエータ２８が取着され、側面
板２６の内側面２６ａには、後述する移動部材３２を摺
動自在に支持するガイド部材３０が取着されている。

【００１７】一側面がガイド部材３０に摺動自在に支持
された移動部材３２は、一側部が第１アクチュエータ２
８のロッド３４にナット３６を介して螺着され、他側部
にロボットアーム１６側に指向して一体的に形成された
屈曲部３８が設けられている。これにより、移動部材３
２は、ガイド部材３０にガイドされて第１アクチュエー
タ２８の駆動作用下に、長手方向（図１では上下方向）
に沿って往復動作可能に設けられている。

【００１８】屈曲部３８の上面にナット４０を介して螺
着されたねじ部材４２は、レーザ照射機構１４のストロ
ーク量を調整する機能を有し、前記ねじ部材４２のねじ
込み量を増減させることにより、前記レーザ照射機構１
４の変位ストロークが調整される。側面板２６の下面に
は、弾性部材４４が取着され、この弾性部材４４は、ね
じ部材４２が当接した際のストッパおよび衝撃緩衝の機
能を有する。

【００１９】移動部材３２の他側面には、ベースプレー
ト４６が固着され、前記ベースプレート４６には、第１
および第２のレーザビームＬ１、Ｌ２を照射するための
レーザ照射機構１４が取着されている。

【００２０】レーザ照射機構１４は、ベースプレート４
６に固定されるケーシング４８を備え、このケーシング
４８の端部には、レーザ発振器５０から前記ケーシング
４８内にレーザビームＬを導入するための光ファイバ５
２が接続されている。光ファイバ５２から導出されるレ
ーザビームＬの光軸Ｏ上には、矢印Ａ方向に向かってコ
リメータレンズ５４および集光レンズ５６が配置される
とともに、前記コリメータレンズ５４と前記集光レンズ
５６との間には、プリズム５８が進退手段６０および回
転手段６２を介して配置される。

【００２１】図１および図２に示すように、進退手段６
０は、回転部材６４に固定される第２アクチュエータ６
６を備え、この第２アクチュエータ６６から光軸Ｏ側に
突出するロッド６８の先端には、プリズム５８が固定さ
れている。回転部材６４は、ケーシング４８に対してベ
アリング６９を介し回転可能に支持されている。プリズ
ム５８は、レーザビームＬを第１および第２のレーザビ
ームＬ１、Ｌ２に分割するとともに、進退手段６０は、
前記第１および第２のレーザビームＬ１、Ｌ２の出力比
を調整する機能を有している。

【００２２】回転手段６２は、第３アクチュエータ７０
を備えており、この第３アクチュエータ７０の回転軸７
２に駆動歯車７４が軸着される。回転部材６４には、駆
動歯車７４に噛合するリング状の従動歯車７６が設けら
れており、回転手段６２は、第１のレーザビームＬ１の
照射位置を調整することにより、第１および第２のレー
ザビームＬ１、Ｌ２の相対位置（回転位置）を調整する
機能を有している。

【００２３】レーザ照射機構１４は、出力の小さな第１
のレーザビームＬ１と、鋼板Ｗ１を貫通可能である出力
の大きな第２のレーザビームＬ２とを、前記鋼板Ｗ１に
照射する。第１のレーザビームＬ１は、鋼板Ｗ１の表面
を加熱させる機能を有しており、この鋼板Ｗ１の加熱さ
れた部位が塑性変形して上側に凸状に変形し、鋼板Ｗ
１、Ｗ２の間に隙間Ｈが形成される（図３参照）。

【００２４】第２のレーザビームＬ２は、加熱された鋼
板Ｗ１の溶接部位Ｐ２に照射されることにより、該溶接
部位Ｐ２に形成された鋼板Ｗ１、Ｗ２の間の隙間Ｈを確
保し、かつ前記鋼板Ｗ１、Ｗ２を溶接する機能を有して
いる。この溶接時に鋼板Ｗ１、Ｗ２から気化する亜鉛メ
ッキガスは、前記鋼板Ｗ１、Ｗ２の隙間Ｈから大気に放
出される。

【００２５】移動部材３２の屈曲部３８の底面８２に
は、図１において下方に所定角度傾斜して延在する板状
の保持部８４を一体的に形成したガイド部材８６の一側
部が固着されている。ガイド部材８６の他側部には、鋼
板Ｗ１、Ｗ２を保持する保持機構１２が支持されてい
る。

【００２６】保持機構１２は、ガイド部材８６の他側部
に取着される基板８８に設けたブラケット９０に軸９２
ａが支持されたローラ９２を備える。なお、保持機構１
２はローラ９２に限定されず、例えば、押えジグ（図示
せず）により、鋼板Ｗ１、Ｗ２を溶接方向に沿って保持
することもできる。

【００２７】制御機構１８は、アクチュエータ制御部９
４とロボット制御部９６とを備えている。アクチュエー
タ制御部９４は、第１乃至第３アクチュエータ２８、６
６および７０を駆動制御するとともに、ロボット制御部
９６は、ロボットアーム１６を備える図示しないロボッ
トの駆動制御を行う。この制御機構１８は、レーザ発振
器５０を駆動制御する。

【００２８】このように構成されるレーザ溶接装置１０
の動作について、以下に説明する。

【００２９】まず、レーザ照射機構１４から鋼板Ｗ１に
照射されるフォーミング用の第１のレーザビームＬ１の
入熱量、移動速度および集光径が設定される。ここで、
第１のレーザビームＬ１が照射される鋼板Ｗ１の加熱部
位Ｐ１を非溶融状態に維持するとともに、この第１のレ
ーザビームＬ１の照射によって前記鋼板Ｗ１が加熱部位
Ｐ１から溶接部位Ｐ２までの距離Ｓ２、例えば、３ｍｍ
に対して、鋼板Ｗ１、Ｗ２の隙間Ｈが６０μｍ（すなわ
ち、角度１°）となるように条件が設定される。

【００３０】そこで、鋼板Ｗ１の板厚が０．７ｍｍであ
り、第１のレーザビームＬ１の出力が４００Ｗであり、
この第１のレーザビームＬ１の移動速度が５ｍ／ｍｉｎ
であるとき、該第１のレーザビームＬ１の集光径と前記
鋼板Ｗ１の変形角度とを検出する実験を行った。その結
果が、図４に示されており、所定の隙間Ｈが設定される
とともに、鋼板Ｗ１が非溶融である集光径は直径１．６
ｍｍと直径２．０ｍｍであった。

【００３１】さらに、鋼板Ｗ１の板厚が２．０ｍｍであ
り、第１のレーザビームＬ１の出力が９００Ｗであり、
この第１のレーザビームＬ１の移動速度が２ｍ／ｍｉｎ
であるとき、前記第１のレーザビームＬ１の最適な集光
径を検出する実験を行った。

【００３２】この結果、図５に示すように、第１のレー
ザビームＬ１の集光径が直径３．６ｍｍのときに、所望
の隙間Ｈを確保するとともに、鋼板Ｗ１が非溶融状態に
維持されることになった。

【００３３】さらにまた、図６は、厚さが１．４ｍｍの
鋼板Ｗ１において、変形量が最大となる集光径（鋼板Ｗ
１の表面が溶融しない集光径）における出力と移動速度
に対する変形角度を示している。

【００３４】これにより、板厚が１．４ｍｍの鋼板Ｗ
１、Ｗ２同士を３ｍ／ｍｉｎの加工速度（移動速度）で
溶接する場合、フォーミング用の第１のレーザビームＬ
１（集光径は直径約２ｍｍ）を６００Ｗの出力で照射す
ることにより、前記鋼板Ｗ１、Ｗ２が溶接部位Ｐ２で所
定の隙間Ｈ（６０μｍ）だけ確実に離間する。従って、
銅板Ｗ１、Ｗ２には、第２のレーザビームＬ２により高
品質な溶接作業が遂行される。

【００３５】さらに、加工速度を上げようとする際に
は、フォーミングに必要な出力も速度に比例して高出力
に設定された第１のレーザビームＬ１が必要となる。例
えば、５ｍ／ｍｉｎの加工速度で溶接する場合には、第
１のレーザビームＬ１の出力を約７００Ｗに設定すれば
よい。

【００３６】また、片側が非メッキ鋼板である鋼板Ｗ
１、Ｗ２が用いられる場合には、必要な変形量が減少さ
れるため、フォーミングに必要な第１のレーザビームＬ
１の出力も低出力でよい。

【００３７】さらにまた、鋼板Ｗ１の板厚とフォーミン
グに必要な第１のレーザビームＬ１の出力とが比例して
おり、例えば、この鋼板Ｗ１の板厚が０．７ｍｍの場合
には、板厚が１．４ｍｍの場合の６００Ｗに相当する変
形量を３００Ｗで得ることが可能である。

【００３８】次いで、上記のように設定されたレーザ溶
接装置１０を用いて、鋼板Ｗ１、Ｗ２を溶接する動作に
ついて説明する。

【００３９】図１に示すように、亜鉛メッキされた長尺
状の鋼板Ｗ１、Ｗ２は、互いに一部分を重ね合わせた状
態で、保持機構１２により保持されて位置決めされる。
具体的には、第１アクチュエータ２８の駆動作用下に移
動部材３２が下降し、保持機構１２を構成するローラ９
２が鋼板Ｗ１、Ｗ２を押圧保持する。

【００４０】ここで、レーザ溶接装置１０は、ロボット
アーム１６の駆動作用下に、図３に示されるように、保
持機構１２を前方にして矢印Ｘ方向に変位する。その
際、制御機構１８を介してレーザ発振器５０が駆動さ
れ、このレーザ発振器５０から導出されるレーザビーム
Ｌが、光ファイバ５２を介してレーザ照射機構１４に送
られる。

【００４１】このレーザ照射機構１４内では、レーザビ
ームＬがコリメータレンズ５４を介して集光レンズ５６
に至る際、プリズム５８によって第１および第２のレー
ザビームＬ１、Ｌ２に分割される。そして、まず、第１
のレーザビームＬ１が保持機構１２を構成するローラ９
２に保持されている鋼板Ｗ１、Ｗ２に対して、上側の鋼
板Ｗ１の加熱部位Ｐ１に照射される。

【００４２】このため、鋼板Ｗ１は、第１のレーザビー
ムＬ１が照射された部位（加熱部位Ｐ１）が加熱され、
この加熱部位Ｐ１が非溶融状態で塑性変形して前記第１
のレーザビームＬ１の進行方向（矢印Ｘ方向）に沿って
反り返る。従って、鋼板Ｗ１、Ｗ２の間には、所定の隙
間Ｈが形成されることになる（図３参照）。

【００４３】一方、第２のレーザビームＬ２は、第１の
レーザビームＬ１の照射位置である加熱部位Ｐ１に対し
て矢印Ｘ方向とは逆方向に距離Ｓ１だけ離間し、かつロ
ーラ９２から離間する方向（矢印Ｙ方向）に距離Ｓ２だ
け離間する位置（溶接部位Ｐ２）に照射される。具体的
には、距離Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ０．５ｍｍ乃至２０
ｍｍの範囲内に設定される。

【００４４】これにより、鋼板Ｗ１、Ｗ２が溶接部位Ｐ
２に沿って溶接されるとともに、前記鋼板Ｗ１、Ｗ２に
メッキされた金属成分（亜鉛）が気化し、ガスとなって
隙間Ｈから大気に放出される。このため、鋼板Ｗ１、Ｗ
２を、確実かつ強固に溶着させることができる。

【００４５】鋼板Ｗ１、Ｗ２の溶接作業が終了した後、
第１アクチュエータ２８の駆動作用下に移動部材３２が
上昇する。さらに、鋼板Ｗ１、Ｗ２は、保持機構１２か
ら開放されて次なる工程に搬送され、最終的に所望の製
品が得られることになる。

【００４６】この場合、第１の実施形態では、フォーミ
ング用の第１のレーザビームＬ１は、入熱量、移動速度
および集光径を設定することにより、前記第１のレーザ
ビームＬ１が照射される鋼板Ｗ１を非溶融状態に維持し
て、前記鋼板Ｗ１をフォーミングすることができる。

【００４７】このため、鋼板Ｗ１の加熱部位Ｐ１を溶融
する従来の溶接方法のように、溶融状態によってこの鋼
板Ｗ１の変形状態にばらつきが生じることがなく、前記
鋼板Ｗ１を、常に、所望の変形角度にフォーミングして
前記鋼板Ｗ１、Ｗ２の間に所定の隙間Ｈを確保すること
が可能になる。しかも、応力等の溶融時の不具合が有効
に解消される。

【００４８】特に、鋼板Ｗ１の板厚が異なる際にも容易
に対応することができ、鋼板Ｗ１、Ｗ２の溶接時に気化
される亜鉛メッキガスを隙間Ｈから外部に確実に放出す
ることができ、前記鋼板Ｗ１、Ｗ２を良好かつ強固に溶
接することが可能になるという効果が得られる。従っ
て、高品質なレーザ溶接作業が、簡単な工程で確実に遂
行され、生産性を有効に向上させることができるという
利点がある。

【００４９】また、保持機構１２は、鋼板Ｗ１を鋼板Ｗ
２側に押圧保持するためのローラ９２を備えている。こ
のため、鋼板Ｗ１、Ｗ２としては、平板材の他に、プレ
ス成形材等の各種の成形材であっても容易に対応するこ
とが可能になり、汎用性に優れるという効果がある。例
えば、成形材の端部を把持する必要がないからである。

【００５０】ここで、保持機構１２を構成するローラ９
２は、鋼板Ｗ１上を押圧しながら回転しており、簡単な
構成で、前記鋼板Ｗ１と鋼板Ｗ２とを確実に位置決め保
持することができる。なお、鋼板Ｗ１、Ｗ２を溶接する
際に、保持機構１２を構成するローラ９２が溶接熱を帯
びるため、このローラ９２は、常時、図示しない冷却機
構によって冷却されることが好ましい。

【００５１】さらにまた、第１の実施形態では、第１お
よび第２のレーザビームＬ１、Ｌ２の出力比、すなわ
ち、入熱量を制御機構１８を介して制御することができ
るとともに、前記第１および第２のレーザビームＬ１、
Ｌ２の相対位置が容易に変更可能となる。

【００５２】具体的には、進退手段６０を構成する第２
アクチュエータ６６が駆動され、プリズム５８が、図１
中、矢印Ｂ方向に位置調整される。これにより、レーザ
ビームＬから分割される第１および第２のレーザビーム
Ｌ１、Ｌ２の出力比が変更され、前記第１および第２の
レーザビームＬ１、Ｌ２の入熱量が容易に調整されるこ
とになる。

【００５３】一方、回転手段６２を構成する第３アクチ
ュエータ７０が駆動されて駆動歯車７４が回転される
と、この駆動歯車７４に噛合している従動歯車７６が回
転し、前記従動歯車７６が設けられている回転部材６４
を介してプリズム５８の角度位置が調整される（図２参
照）。このため、第１および第２のレーザビームＬ１、
Ｌ２の相対位置が変更され、所望の照射位置に対応して
前記第１および第２のレーザビームＬ１、Ｌ２を設定す
ることができる。

【００５４】図７は、本発明の第２の実施形態に係るレ
ーザ溶接装置１００の一部を破断させた状態を示す側面
説明図である。なお、第１の実施形態に係るレーザ溶接
装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。

【００５５】このレーザ溶接装置１００は、第１および
第２のレーザビームＬ１、Ｌ２をそれぞれ個別に照射す
るための第１および第２のレーザビームヘッド（レーザ
照射機構）１０２、１０４を備え、前記第１および第２
のレーザビームヘッド１０２、１０４がベースプレート
４６に一体的に固着されている。

【００５６】第１および第２のレーザビームヘッド１０
２、１０４は、図示しないが、内部にそれぞれコリメー
タレンズおよび集光レンズが保持されており、光ファイ
バ１０６、１０８を介して送られる第１および第２のレ
ーザビームＬ１、Ｌ２を所定の焦点距離で集光させて鋼
板Ｗ１、Ｗ２に照射するように構成されている。第１の
レーザビームヘッド１０２の斜め後方位置に溶接方向に
沿って第２のレーザビームヘッド１０４が設けられ、前
記第１および第２のレーザビームヘッド１０２、１０４
がツインビームに形成されている。

【００５７】このように構成される第２の実施形態で
は、鋼板Ｗ１、Ｗ２が保持機構１２により保持された状
態で、まず、第１のレーザビームヘッド１０２から前記
鋼板Ｗ１の加熱部位Ｐ１に対して第１のレーザビームＬ
１が照射され、前記鋼板Ｗ１が加熱されて非溶融状態で
塑性変形し鋼板Ｗ２との間に隙間Ｈが形成される。

【００５８】一方、第１のレーザビームヘッド１０２に
併設されている第２のレーザビームヘッド１０４から第
２のレーザビームＬ２が導出され、この第２のレーザビ
ームＬ２が鋼板Ｗ１、Ｗ２の溶接部位Ｐ２に照射される
とともに、ロボットアーム１６を介して前記第１および
第２のレーザビームヘッド１０２、１０４が一体的に溶
接方向に移動する。このため、鋼板Ｗ１、Ｗ２間の隙間
Ｈから気化された亜鉛メッキガスが外部に流出するとと
もに、前記鋼板Ｗ１、Ｗ２の溶接部位Ｐ２が溶接処理さ
れ、該鋼板Ｗ１、Ｗ２が確実に溶着される。

【００５９】これにより、第２の実施形態では、レーザ
溶接作業を簡単かつ迅速に遂行することができ、生産性
を有効に向上させることが可能になる等、第１の実施形
態と同様の効果が得られる。

【００６０】図８は、本発明の第３の実施形態に係るレ
ーザ溶接装置１２０ａ、１２０ｂの一部を破断させた状
態を示す側面説明図である。なお、第２の実施形態に係
るレーザ溶接装置１００と同一の構成要素には同一の参
照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００６１】レーザ溶接装置１２０ａは、第１のロボッ
トアーム１６ａに装着される第１のレーザビームヘッド
１０２を備える一方、レーザ溶接装置１２０ｂは、第２
のロボットアーム１６ｂに装着される第２のレーザビー
ムヘッド１０４を備えている。

【００６２】レーザ溶接装置１２０ａは、鋼板Ｗ１側に
配置されてこの鋼板Ｗ１の加熱部位Ｐ１に第１のレーザ
ビームＬ１を照射して前記鋼板Ｗ１を非溶融状態で加熱
するとともに、レーザ溶接装置１２０ｂは、鋼板Ｗ２側
に配置されてこの鋼板Ｗ２側から溶接部位Ｐ２に第２の
レーザビームＬ２を照射して、前記鋼板Ｗ１、Ｗ２を溶
接するように構成されている。

【００６３】このため、第３の実施形態では、第１およ
び第２のロボットアーム１６ａ、１６ｂが同期して駆動
制御されることにより、第１および第２の実施形態と同
様の効果が得られることなる。

【００６４】

【発明の効果】本発明に係るレーザ溶接方法では、板材
同士を所定の間隔だけ離間させるための第１のレーザビ
ームの入熱量、移動速度および集光径が設定され、該第
１のレーザビームが照射される板材を非溶融状態に維持
している。このため、板材を溶融する際に生じていたよ
うな変形量のばらつきを有効に阻止することができ、板
材同士を所望の間隔だけ離間させた状態で、良好に溶接
することが可能になる。しかも、応力等の溶融時の不具
合が有効に解消される。

【００６５】これにより、板材同士を溶接する際に気化
する金属ガス（例えば、亜鉛メッキガス）が外部に良好
に排出され、溶接不良を阻止して前記板材のレーザ溶接
作業が精度よくかつ効率的に行われるとともに、生産性
を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ溶接方法
を実施するためのレーザ溶接装置の一部を破断させた状
態を示す側面説明図である。

【図２】前記レーザ溶接装置を構成する進退手段および
回転手段の斜視説明図である。

【図３】前記レーザ溶接装置の動作を説明する一部斜視
図である。

【図４】板厚が０．７ｍｍの鋼板において、レーザ出力
が４００Ｗであり、移動速度が５ｍ／ｍｉｎであるとき
の集光径と角度との関係説明図である。

【図５】板厚が２．０ｍｍの鋼板において、レーザ出力
が９００Ｗであり、移動速度が２ｍ／ｍｉｎであるとき
の集光径と角度との関係説明図である。

【図６】板厚が１．４ｍｍの鋼板において、出力と移動
速度と角度との関係説明図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係るレーザ溶接装置
の一部を破断させた状態を示す側面説明図である。

【図８】本発明の第３の実施形態に係るレーザ溶接装置
の一部を破断させた状態を示す側面説明図である。

【図９】従来のレーザ溶接方法の説明図である。

【符号の説明】

１０、１００、１２０ａ、１２０ｂ…レーザ溶接装置 １２…保持機構 １４…レーザ照射
機構 １６、１６ａ、１６ｂ…ロボットアーム １８…制御機構 ２０…原位置復帰およびワーク位置補正機構 ２８、６６、７０…アクチュエータ ３２…移動部材 ５０…レーザ発振器 ５２…光ファイバ ５４…コリメータレンズ ５６…集光レンズ ５８…プリズム ６０…進退手段 ６２…回転手段 ８６…ガイド部材 ９２…ローラ ９４…アクチュエ
ータ制御部 ９６…ロボット制御部 １０２、１０４…
レーザビームヘッド １０６、１０８…光ファイバ Ｌ、Ｌ１、Ｌ２…
レーザビーム Ｗ１、Ｗ２…鋼板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１月１７日（２００２．１．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 啓示 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 北川 純 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 田辺 順也 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 BF00 CA14 CD04 CD09 DA14 DB01 DB15

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】母材より融点の低い金属が表面に施された
   板材を互いに重ね合わせ、その重ね合わせた部位に対し
   てレーザビームを照射することにより、前記板材同士を
   溶接するレーザ溶接方法であって、 保持機構を介して前記板材の溶接部位を位置決め保持し
   た状態で、前記保持機構の近傍の前記板材に対し第１の
   レーザビームを照射して加熱することにより、該板材同
   士を所定の間隔だけ離間させる一方、 前記第１のレーザビームから所定の間隔だけ離間した部
   位に第２のレーザビームを照射することにより、該板材
   同士を溶接するとともに、 前記第１のレーザビームの入熱量、移動速度および集光
   径を設定することにより、該第１のレーザビームが照射
   される前記板材を非溶融状態に維持することを特徴とす
   るレーザ溶接方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のレーザ溶接方法において、
   前記保持機構は、重ね合わせた前記板材を押圧して位置
   決め保持することを特徴とするレーザ溶接方法。