(57)【要約】【課題】  ビードの肉盛りを大きくすることなく、互いに重ね合わせた一対の部材相互間の接合強度を高める。【解決手段】  下板５に上板３を重ね合わせた状態で、下板５および上板３に対して移動するレーザ加工ヘッド１からレーザ光７を照射し、ワイヤ２７を溶融させてレーザブレージング加工を行う。レーザ加工ヘッド１によるレーザ光７の照射部位である加工点Ｐに先行する隙間確保用ローラ２３を、上板３と下板５との間に挿入し、これら相互間に隙間Ｓを形成し、隙間Ｓにワイヤ２７が溶融した溶融ろう材を入り込ませる。加工点Ｐ近傍は、加圧ローラ１５により上板３を下板５に向けて加圧する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに重ね合わせた一対の部材相互を、この一対の部材に対して相対移動するレーザ加工ヘッドから照射するレーザ光により、ろう材を溶融させて接合するレーザブレージング加工方法において、前記レーザ加工ヘッドの前記一対の部材に対する相対移動方向の前方位置にて、前記レーザ加工ヘッドとともに前記一対の部材に対して相対移動する隙間確保用部材を、前記一対の部材相互間に挿入して前記レーザ光照射部位付近に隙間を確保した状態で、前記レーザ光を照射してレーザブレージング加工を行うことを特徴とするレーザブレージング加工方法。
【請求項２】
前記レーザ光照射部位近傍を、前記一対の部材相互間に所定の隙間が形成されるように、加圧部材で加圧することを特徴とする請求項１に記載のレーザブレージング加工方法。
【請求項３】
前記一対の部材相互間に、前記ろう材の濡れ性を促進させる濡れ性促進剤を塗布することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザブレージング加工方法。
【請求項４】
互いに重ね合わせた一対の部材相互を、この一対の部材に対して相対移動するレーザ加工ヘッドから照射するレーザ光により、ろう材を溶融させて接合するレーザブレージング加工装置において、前記レーザ加工ヘッドの前記一対の部材に対する相対移動方向の前方位置にて、前記レーザ加工ヘッドとともに前記一対の部材に対して相対移動するとともに、前記一対の部材相互間に挿入して前記レーザ光照射部位付近の前記一対の部材相互間に隙間を確保する隙間確保部材を設けたことを特徴とするレーザブレージング加工装置。
【請求項５】
前記レーザ加工ヘッドに前記隙間確保部材を一体的に設けたことを特徴とする請求項４に記載のレーザブレージング加工装置。
【請求項６】
前記レーザ光照射部位近傍を、前記一対の部材相互間に所定の隙間が形成されるように加圧する加圧部材を設け、この加圧部材を前記レーザ加工ヘッドに一体的に設けたことを特徴とする請求項５に記載のレーザブレージング加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに重ね合わせた一対の部材相互を、この一対の部材に対して相対移動するレーザ加工ヘッドから照射するレーザ光により、ろう材を溶融させて接合するレーザブレージング加工方法およびレーザブレージング加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体は、その軽量化のために、スチール材からアルミニウム材を採用する例が増えており、車体におけるフェンダ，フード，トランクリッド，ドアなどから、ルーフ，車体骨格部品などへの適用拡大が進められている。
【０００３】
上記した適用拡大のためには、スチール材とアルミニウム材など、異材同士の接合が不可欠であり、その際、例えば下記特許文献１に記載されているような、ろう材として用いるワイヤをレーザ光により溶融させて接合するレーザブレージング加工が行われている。
【特許文献１】特開２００３−２０５３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したレーザブレージング加工において、互いに重ね合わせた一対の板材相互を接合する場合、下板に上板が密着し、この上板の端縁部が下板の表面に対し、ろう材を溶融させて形成するビードにより接合されている。
【０００５】
このように、従来のレーザブレージング加工においては、下板に対し上板の端縁部のみがビードにより接合されて、板材相互間にはろう材が入り込まず、したがって濡れ面積が不充分であるため、特に強度を必要とする部位への上記したレーザブレージング加工方法の適用が困難である。
【０００６】
また、強度を高めるために、ビードの肉盛りを大きくすると、外観不良が発生したり、シール塗布作業が困難になるなどの問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明は、ビードの肉盛りを大きくすることなく、互いに重ね合わせた一対の部材相互間の接合強度を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、互いに重ね合わせた一対の部材相互を、この一対の部材に対して相対移動するレーザ加工ヘッドから照射するレーザ光により、ろう材を溶融させて接合するレーザブレージング加工方法において、前記レーザ加工ヘッドの前記一対の部材に対する相対移動方向の前方位置にて、前記レーザ加工ヘッドとともに前記一対の部材に対して相対移動する隙間確保用部材を、前記一対の部材相互間に挿入して前記レーザ光照射部位付近に隙間を確保した状態で、前記レーザ光を照射してレーザブレージング加工を行うことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レーザ加工ヘッドの一対の部材に対する相対移動に先行して一対の部材に対して相対移動する隙間確保部材を、一対の部材相互間に挿入してレーザ光照射部位付近に隙間を確保した状態で、レーザブレージング加工を行うようにしたので、レーザ光照射部位付近における一対の部材相互間の隙間に溶融したろう材が入り込み、その結果濡れ面積が拡大し、一対の部材相互間の接合強度を、ビードの肉盛りを大きくすることなく、高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるレーザブレージング加工装置の正面図であり、レーザ加工ヘッド１が、図１中の矢印Ａで示す方向に、例えば図示しないロボットのアームに取り付けられた状態でワークＷに対して移動する。図２は、図１の左側面図、すなわちレーザ加工ヘッド１の上記移動方向前方から見た図に相当する。
【００１２】
ワークＷは、互いに重ね合わせた一対の部材としての上板３および下板５からなり、図２に示すように、下板５の上に重ね合わせた上板３の端縁部３ａ付近を、下板５の表面に溶接接合する。なお、ここでの互いに接合する上板３および下板５は、スチール（例えば亜鉛メッキ鋼板）とアルミニウム合金との異材同士であるとする。
【００１３】
レーザ加工ヘッド１は、図示しないレーザ発振器から発振したレーザ光７を、下板５上の加工点Ｐを中心として照射する。この加工点Ｐは、図２に示すように、上板３の端縁部３ａから僅かに離れた位置にある。
【００１４】
レーザ加工ヘッド１の下部側の周囲には、取付具９を装着し、取付具９の図１中で紙面表側の側部に、加圧ローラ支持ブラケット１１を下方に向けて延長して設け、加圧ローラ支持ブラケット１１の下端に、支持アーム１３を介して加圧部材としての加圧ローラ１５を設けている。
【００１５】
加圧ローラ支持ブラケット１１は、レーザ光７に対し、上板３を配置してある図２中で右側に位置し、またアーム１３は、その下端が加工点Ｐに向かうように傾斜し、その先端に前記した加圧ローラ１５を、支持軸１７を介して回転可能に設けている。
【００１６】
加圧ローラ１５も、上記したアーム１３の傾斜に沿って傾斜しており、その下端が、加工点Ｐより、図２中で僅かに右側の上板３を下板５に向けて加圧する。また、図１に示すように、加圧ローラ１５の中心位置（加圧ローラ１５のワークＷに対する加圧位置）は、加工点Ｐに対し、レーザ加工ヘッド１の移動方向Ａに対して後方側の、１ｍｍ以内の位置に、間隔Ｈを隔てて設定している。
【００１７】
レーザ加工ヘッド１に装着した取付具９は、図１に示すように、上記移動方向Ａの前方側に突出し、かつ図２に示すように、加工点Ｐに対して加圧ローラ１５と反対側に突出した部分の下面に、隙間確保用ローラ支持ブラケット１９の上端を取り付ける。隙間確保用ローラ支持ブラケット１９の下部は、上部に対して図２中で右側となるよう屈曲し、この屈曲部１９ａの下端に支持アーム２１を介して隙間確保用部材としての隙間確保用ローラ２３を設けている。
【００１８】
支持アーム２１は、屈曲部１９ａとほぼ同方向に向かって延びており、その下端は下板５に対向するローラ支持面２１ａを備えている。そして、このローラ支持面２１ａに、支持軸２５を介して前記した隙間確保用ローラ２３を回転可能に設けている。
【００１９】
上記した隙間確保用ローラ２３は、側面が下板５に対向するよう寝かせた状態とし、先端部２３ａが後端部２３ｂに対し、図２中で僅かに下方位置となるよう傾斜している。そして、この先端部２３ａを上板３の端縁部３ａと下板５との間に挿入し、上板３と下板５との間に隙間Ｓを形成する。
【００２０】
なお、図１中の符号２７は、ろう材としてのアルミ亜鉛合金製のワイヤであり、このワイヤ２７は、加工ヘッド１の取付具９に設けた図示しないホルダに支持させて、このホルダから加工点Ｐに向けて、図示しないワイヤ供給装置から順次繰り出し、レーザ光７によって溶融する。
【００２１】
次に、作用を説明する。図３は、図１における加工点Ｐ付近を中心とした拡大した正面図、図４は、図３の平面図である。
【００２２】
レーザ加工ヘッド１が図１，図３，図４中の矢印Ａで示す方向に、例えば１．５ｍ／ｍｉｎ以上の速度で移動しつつ、レーザ光７を加工点Ｐに向けて照射し、このとき供給されるワイヤ２７がレーザ光７により溶融する。この際、レーザ光７の上記した矢印Ａ方向への移動に先行する隙間確保用ローラ２３の先端部２３ａを、上板３と下板５との間に挿入した状態で、隙間確保用ローラ２３が回転しながらレーザ加工ヘッド１とともに移動し、これにより、上板３と下板５との間に隙間Ｓを形成する。さらに、加工点Ｐに対し、その移動方向Ａの後方側にて間隔Ｈを隔てた位置において、加圧ローラ１５が上板３を下板５に向けて加圧する。
【００２３】
上記した加圧ローラ１５による加圧位置での上板３と下板５との隙間は、０．３ｍｍ以下が望ましい。また、加工点Ｐ近傍位置での上板３と下板５との隙間は、０．５ｍｍ程度が望ましく、このような隙間が形成されるように、隙間確保用ローラ２３を上板３と下板５との間に挿入して上板３を弾性変形させる。
【００２４】
このように、隙間確保用ローラ２３が上板３と下板５との間に入り込んで隙間Ｓを形成し、加工点Ｐ付近においては０．５ｍｍ程度の隙間を形成しているので、この隙間に、図５（ａ）に示すように、ワイヤ２７が溶融した溶融ろう材２７ａが、毛細管現象によって入り込んでビードを形成し、このビードにより上板３と下板５とを接合する。
【００２５】
溶融ろう材２７ａが上板３と下板５との隙間に入り込むことで、濡れ面積が拡大し、上板３と下板５との間の接合強度を、ビードの肉盛りを大きくすることなく、高めることができる。
【００２６】
また、隙間確保用ローラ２３により、安定した隙間Ｓを強制的に形成するので、上板３と下板５とを単に重ね合わせたときの部品精度による隙間のばらつきの影響を受けにくく、加工後の製品精度が向上する。
【００２７】
また、図５（ａ）に示すように、上板３の端縁部３ａを包み込むように、フラックス２８を上板３の治具セット前などに予め塗布しておく。フラックス２８は、上板３と下板５とのいずれか一方の部材を構成するアルミニウム合金材に対する酸化皮膜除去のためのもので、ろう材の濡れ性を高める濡れ性促進剤としての機能を備えている。このため、上板３の下面の下板５に対向する面に塗布しているフラックス２８により、溶融ろう材２７ａがより入り込みやすくなる。
【００２８】
そして、加工点Ｐの後方で加圧ローラ１５により上板３を下板５に向けて加圧することで、図５（ｂ）に示すように、凝固する前の溶融ろう材２７ａが上板３と下板５との間で拡がり、濡れ面積がさらに拡大する。このときの上板３と下板５との間の隙間は、図５（ａ）の０．５ｍｍ程度から０．３ｍｍ程度となる。
【００２９】
図６〜図９は、本発明の第２の実施形態に係わるレーザブレージング加工装置を示すもので、それぞれ前記した第１の実施形態における図１〜図４に相当する。
【００３０】
第２の実施形態は、図１〜図４に示した隙間確保用ローラ２３および加圧ローラ１５に代えて、隙間確保用フィンガ２９および加圧棒３１を使用している。
【００３１】
隙間確保用フィンガ２９は、隙間確保用ローラ支持ブラケット１９の屈曲部１９ａの下端に基端部を装着し、先端部２９ａを上板３と下板５との間に挿入して、第１の実施形態と同様の隙間Ｓを形成する。隙間確保用フィンガ２９の先端部２９ａ付近は、図７に示すように、先端側ほど厚さが薄くなるような楔形状を呈し、かつ図６に示すように、上板３に接触する側が凸部形状で、下板５に接触する側が平面に近い凸曲面形状としている。
【００３２】
一方加圧棒３１は、それを支持する加圧棒支持ブラケット３３が、図６に示すように、図１に示した加圧ローラ支持ブラケット１１よりも移動方向Ａの前方側に位置し、その下端に移動方向Ａと反対側に向けて屈曲する屈曲部３５を備えて、屈曲部３５の下端に前記した加圧棒３１を設けている。
【００３３】
加圧棒３１は、上板３を加圧する先端部３１ａが、基端部に対して移動方向Ａと反対の後方側に位置するよう傾斜しているので、上板３を加圧しながらの移動が、容易になされる。
【００３４】
このような第２の実施形態においても、隙間確保用フィンガ２９を上板３と下板５との間に挿入して隙間Ｓを形成し、この隙間Ｓに、前記図５に示したようにワイヤ２７が溶融した溶融ろう材２７ａが入り込むことで、濡れ面積が拡大するので、上板３と下板５との間の接合強度を、ビードの肉盛りを大きくすることなく、高めることができる。
【００３５】
図１０は、本発明の各実施形態に対する比較例を示しており、図１０（ａ）に示すように、上板３０と下板５０とを互いに密着させた状態で、レーザ光７０によりろう材であるワイヤ２７０を溶融させてレーザブレージング加工を行うものである。
【００３６】
加工後は、図１０（ｂ）に示すように、上板３０と下板５０とが互いに密着していることから、ワイヤ２７が溶融した溶融ろう材２７０ａが、上板３０と下板５０との間に入り込まず、上板３０はその端縁部３０ａでのみ下板５０の表面に接合されることになり、上記した本願発明の各実施形態に比べて濡れ面積が小さく、したがって上板３０と下板５０との接合強度が低下する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるレーザブレージング加工装置の正面図である。
【図２】図１の左側面図である。
【図３】図１における加工点付近を中心として拡大した正面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】（ａ）は加工動作時での加工点付近の断面図、（ｂ）は加工動作時での加圧点付近の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係わるレーザブレージング加工装置の正面図である。
【図７】図６の左側面図である。
【図８】図６における加工点付近を中心として拡大した正面図である。
【図９】図８の平面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の各実施形態に対する比較例に係わるレーザブレージング加工を行っている状態を示す斜視図、（ｂ）は加工後の上板と下板の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  レーザ加工ヘッド
３  上板（部材）
５  下板（部材）
７  レーザ光
１５  加圧ローラ（加圧部材）
２３  隙間確保用ローラ（隙間確保用部材）
２７  ワイヤ（ろう材）
２７ａ  溶融ろう材
２８  フラックス（濡れ性促進剤）
２９  隙間確保用フィンガ（隙間確保用部材）
３１  加圧棒（加圧部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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