(57)【要約】【課題】所定の吸光度の材料を使用しなくても部材同士の接合強度を確保し、外観品質を良好にできる溶着部品の溶着方法、当該方法に用いられる樹脂部品および溶着部品の溶着装置を提供する。【解決手段】本発明に係る溶着方法は、第１部材２１０と第２部材２２０を準備する。第１部材は肉厚が異なる第１厚肉部２１１と薄肉部２１２を備え、一方の側に平坦な接合面ＪＳを備え、他方の側に厚肉部を薄肉部よりも内方に形成した凸状のレーザー接合面ＬＳを設けている。第２部材は平坦な接合面を備える。そして、第１部材と第２部材の接合面同士を互いに接触させ、第１部材のレーザー照射面の側においてレーザーＬを第１厚肉部と薄肉部に照射し、接合面の側において薄肉部を第２部材に溶着する。【選択図】図１６
2018024214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を含み、肉厚が異なる厚肉部と薄肉部とを備え、一方の側に平坦な接合面を設け、他方の側において前記厚肉部を板材の厚さ方向と交差する幅方向において前記薄肉部よりも内方に形成した凸状のレーザー照射面を設けた第１部材と、樹脂材料を含み平坦な接合面を備えた第２部材と、を準備し、
前記第１部材および前記第２部材における前記接合面同士を互いに接触させ、
前記第１部材の前記レーザー照射面の側において前記厚肉部および前記薄肉部にレーザーを照射し、前記接合面の側において前記薄肉部を前記第２部材に溶着する、溶着部品の溶着方法。
【請求項２】
前記溶着では、前記薄肉部よりも外方に設けられた他の厚肉部を備えた前記第１部材を使用する請求項１に記載の溶着部品の溶着方法。
【請求項３】
前記第１部材および前記第２部材は、同じ材料のみからなる請求項１または２に記載の溶着部品の溶着方法。
【請求項４】
前記第１部材または前記第２部材において前記レーザーを照射した箇所から発生した流体に他の流体を吹き付ける、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶着部品の溶着方法。
【請求項５】
前記第１部材と前記第２部材との溶着の際に、前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方の部材を他方の部材に押し付けて、前記第１部材と前記第２部材とが接触した状態を保持する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶着部品の溶着方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に用いられる前記第１部材からなる樹脂部品。
【請求項７】
樹脂材料を含み、肉厚が異なる厚肉部と薄肉部とを備え、一方の側に平坦な接合面を設け、他方の側において前記厚肉部を板材の厚さ方向と交差する幅方向において前記薄肉部よりも内方に形成した凸状のレーザー照射面を設けた第１部材の前記接合面に、樹脂材料を含み平坦な前記接合面を備えた第２部材の前記接合面を互いに接触させた状態に保持する保持部と、
前記保持部によって保持された前記第１部材の前記レーザー照射面における前記厚肉部および前記薄肉部にレーザーを照射する溶着部と、
前記厚肉部と前記薄肉部に前記レーザーを照射するように前記第１部材に対する前記溶着部の位置を制御する制御部と、を有する溶着部品の溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶着部品の溶着方法、当該方法に用いられる樹脂部品および溶着部品の溶着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を組み立てる際には金属や樹脂部品等の様々な部品をボルト締結や溶接などによって相手部品に取り付けている。その中でもバンパーなどの樹脂部品はレーザー溶接などを用いて取り付けられることが多い。樹脂部品等の従来の溶接には、溶接によって生じる歪みが外観に影響を与えないように、例えば熱可塑性樹脂とレーザー光透過吸収剤とを含むレーザー光透過吸収成形部材を一定の吸光度に調整した状態で溶着を行なう技術がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／０３４９７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では被溶接材の吸光度を一定値に調整する必要があるため、被溶接材を特定の材料に限定せざるを得なかった。そこで、本発明者らは、特許文献１のようにレーザーを使用して溶接を行なった場合に、被溶接材を特定の材料に限定しなくても溶接によって生じる歪みが外観に影響を与えない溶接方法に着目し、外観品質の向上について検討している。
【０００５】
本発明は、所定の吸光度の材料を使用しなくても部材同士の溶着強度を確保し、外観品質を良好にできる溶着部品の溶着方法、当該方法に用いられる樹脂部品および溶着部品の溶着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明にかかる溶着部品の溶着方法は、樹脂材料を含む第１部材と、樹脂材料を含む第２部材と、を準備する。第１部材は肉厚が異なる厚肉部と薄肉部とを備え、一方の側に平坦な接合面を設け、他方の側において厚肉部を板材の厚さ方向と交差する幅方向において薄肉部よりも内方に形成した凸状のレーザー照射面を設けている。次に第１部材および第２部材における接合面同士を互いに接触させる。そして、第１部材のレーザー照射面の側において厚肉部と薄肉部にレーザーを照射し、平坦面の側における薄肉部を第２部材に溶着する。また、本発明は、上記方法に用いられる第１部材からなる樹脂部品である。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る溶着部品の溶着装置は、以下に示す保持部、溶着部および制御部を有し、保持部と溶着部と制御部によって樹脂材料を含む第１部材を樹脂材料を含む第２部材に溶着する。第１部材は、肉厚が異なる厚肉部と薄肉部とを備え、一方の側に平坦な接合面を設け、他方の側において厚肉部を板材の厚さ方向と交差する幅方向において薄肉部よりも内方に形成した凸状のレーザー照射面を設けている。保持部は第１部材の接合面に第２部材の接合面を互いに接触させた状態を保持する。溶着部は、保持部によって保持された第１部材のレーザー照射面における厚肉部と薄肉部にレーザーを照射する。制御部は、溶着部が厚肉部および薄肉部にレーザーを照射するように溶着部の位置を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明における溶着部品の溶着方法、当該方法に用いられる樹脂部品および溶着部品の溶着装置によれば、所定の吸光度の材料を使用しなくても凸状のレーザー照射面にレーザーを照射することで、部材同士の溶着強度を確保し、外観品質を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶着方法によって製造されたバンパーの適用部位について示す自動車の側面図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｆは本発明の一実施形態に係る溶着方法にて製造される溶着部品のバリエーションについて示す図であって、図２Ａ、２Ｃ、２Ｅは正面図、図２Ｂ、２Ｄ、２Ｆは側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る溶着方法を用いて製造した図２Ａ〜図２Ｆとは異なる溶着部品を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る溶着方法を用いる溶着装置を示す斜視図である。
【図５】溶着装置を示す側面図である。
【図６】溶着装置を示す平面図である。
【図７】溶着装置を構成するハンドロボットを示す斜視図である。
【図８】ハンドロボットの側面図である。
【図９】ハンドロボットの先端を示す図である。
【図１０】溶着装置を構成する溶接ロボットを示す斜視図である。
【図１１】溶接ロボットを示す正面図である。
【図１２】溶着装置を構成する保持ロボットを示す斜視図である。
【図１３】保持ロボットの先端部分を下から見上げた状態を示す斜視図である。
【図１４】保持ロボットの先端部分を示す平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る溶着方法を示すフローチャートである。
【図１６】ワークに溶着箇所を形成する際について示す図である。
【図１７】実験にて使用する比較例に係る部材について説明する図である。
【図１８】レーザーの出力／送り速度を変化させた際の部材同士の溶着強度についての実験結果を示すグラフである。
【図１９】レーザーの出力／送り速度を変化させた際の溶着箇所の外観についての実験結果を示すグラフである。
【図２０】溶着部の板厚を変化させた際の溶着強度についての実験結果を示すグラフである。
【図２１】溶着部の板厚を変化させた際の溶着箇所の外観についての実験結果を示すグラフである。
【図２２】第１部材の変形例を示す平面図である。
【図２３】第１部材の変形例を示す平面図である。
【図２４】第１部材の変形例を示す平面図である。
【図２５】溶着装置においてワークを載置させる構成に関する変形例について示す斜視図である。
【図２６】図２５の正面図である。
【図２７】図２５に示す治具のみを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
【００１１】
（溶着方法により製造される溶着部品）
図１は本発明の一実施形態に係る溶着方法によって製造されたバンパーの適用部位について示す自動車の側面図である。図２Ａ〜図２Ｆは本発明の一実施形態に係る溶着方法を用いて製造した溶着部品のバリエーションについて示す概略図である。なお、図２Ａ、２Ｃ、２Ｅは正面図で、図２Ｂは図２Ａの側面図、図２Ｄは図２Ｃの側面図、図２Ｆは図２Ｅの側面図である。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る溶着部品の溶着方法は、一例を挙げれば、図１に示すように樹脂製の自動車のバンパを接合する際に利用することができる。以下において溶着部品は、例示的に母材に補強材を接合したものとして説明する。本明細書において補強材は第１部材にあたり、母材は第２部材にあたる。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る溶着方法にて製造される溶着部品は、レーザーを用いて接合されるものであれば形状は特に限定されないが、以下のようなものを例示することができる。溶着部品２００Ｇは、図２Ａ、２Ｂに示すように、バンパーを構成する平坦な母材にあたる第２部材２２０Ｇに平坦な補強材にあたる第１部材２１０Ｇ（樹脂部品に相当）を接合して構成される。第１部材２１０Ｇおよび第２部材２２０Ｇは、例えば共に黒色のポリプロピレンなどで構成することができる。
【００１４】
また、溶着部品２００Ｈは、図２Ｃ、２Ｄに示すように、母材にあたる第２部材２２０Ｈの中央よりもやや下側が略Ｌ字状に折れ曲がっており、このような第２部材２２０Ｈに平坦な補強材にあたる第１部材２１０Ｈを当接させて接合している。第１部材２１０Ｈは、第２部材２２０Ｈの折れ曲がり線（形状の特徴となる箇所）Ｃｈを跨がずに第２部材２２０Ｈに当接し、接合されている。
【００１５】
また、溶着部品２００Ｊは、図２Ｅ、２Ｆに示すように、母材にあたる第２部材２２０Ｊおよび補強材にあたる第１部材２１０Ｊが共に略Ｌ字状に折り曲げて構成している。第１部材２１０Ｊは、第２部材２２０Ｊの折り曲げ線Ｃｈを超えた位置にて第２部材２２０Ｊに当接し、接合されている。なお、図２Ａ〜図２Ｆの上下両端に示す部位Ｐは車体との締結部である。
【００１６】
図３は図２Ａ〜図２Ｆと異なる溶着部品について示す斜視図であり、図１６はワークに溶着箇所を形成する際について示す図であり、補強材をより詳細に図示している。図３において溶着部品２００は、母材にあたる第２部材２２０に補強材等にあたる第１部材２１０（樹脂部品に相当）を接合して構成している。図３、１６に示すように、第１部材２１０には第１厚肉部２１１（厚肉部に相当）と、薄肉部２１２と、第２厚肉部２１３（他の厚肉部に相当）と、が形成されている。
【００１７】
第１厚肉部２１１は、図１６などに示すように第１部材２１０の幅方向において略中央に当たる部位を指す。第１部材２１０は長尺に形成し、第１厚肉部２１１は、長手方向（図３の右斜め方向、図１６の奥行き方向）に伸びるように構成している。
【００１８】
薄肉部２１２は、幅方向において第１厚肉部２１１に隣接した部位である。別の言い方をすれば、第１厚肉部２１１は薄肉部２１２よりも幅方向において内方に設けられるように構成している。なお、図１６では上下方向が板材の厚さ方向、左右方向が幅方向にあたる。
【００１９】
第２厚肉部２１３は、板材の幅方向であって第１厚肉部２１１とは逆側である薄肉部２１２よりも外方に位置する部位である。薄肉部２１２は、第１厚肉部２１１および第２厚肉部２１３に対して板厚を薄く形成した部位である。なお、図２に示す第１部材２１０Ｇ、２１０Ｈ、２１０Ｊのいずれにおいても図３と同様に第１厚肉部、薄肉部、および第２厚肉部が設けられる。
【００２０】
第１部材２１０は、図１６などに示すように第２部材２２０側に平坦な接合面ＪＳを有している。また、第１部材２１０は、接合面ＪＳと逆側において図１６に示すようにレーザーＬが照射される凸状のレーザー照射面ＬＳを有している。また、第２部材２２０は、全体的に平坦な形状として構成しており、接合面ＪＳは第１部材２１０と同様に平坦に形成している。
【００２１】
また、図１６に示すように、第１厚肉部２１１および第２厚肉部２１３の側面の勾配の角度ａ１〜ａ４は特に限定されないが、例えば６０°や９０°であり、９０°の方が後述する溶着強度や外観品質の観点において好ましい。
【００２２】
（溶着部品の溶着装置）
図４〜図６は、本発明の一実施形態に係る溶着部品の溶着装置を示す斜視図、側面図、平面図である。本実施形態に係る溶着方法に係る溶着装置１００は、図４〜図６を参照して概説すれば、ハンドロボット１０と、溶接ロボット２０と、保持ロボット３０と、載置台５０、６０と、制御部７０と、を有する。以下、各構成について詳述する。
【００２３】
（ハンドロボット）
図７、８は溶着装置を構成するハンドロボットを示す斜視図、側面図、図９はハンドロボットの先端を示す図である。ハンドロボット１０は、図７〜９を参照すれば、胴体部１１と、アーム１２、１３、１４と、ハンド１５と、を有する。
【００２４】
胴体部１１は、図７に示すように装置の地面に載置される箇所で、回転部１１ａを有する。胴体部１１は、回転部１１ａによって地面に対して鉛直方向を回転軸として回転できるように構成している。アーム１２は、回転部１２ａを有し、回転部１２ａを回転軸として胴体部１１に回転可能に取り付けられている。アーム１３は、回転部１３ａを有し、回転部１３ａを回転軸としてアーム１２に対して回転可能に取り付けられている。アーム１４は回転部１４ａを有し、回転部１４ａを回転軸としてアーム１３に対して回転可能に取り付けられている。なお、図面における一点鎖線は回転軸を表している。
【００２５】
ハンド１５は、図９に示すように固定部１５ａと、可動部１５ｂと、レール１５ｃと、回転部１５ｄと、カメラ１６と、を有する。固定部１５ａは、レール１５ｃに固定した状態で取り付けられている。可動部１５ｂは、レール１５ｃにおいてレール１５ｃの伸びる方向（図９の横方向）に移動可能に取り付けられている。回転部１５ｄは、アーム１４に対して固定部１５ａと、可動部１５ｂと、レール１５ｃと、を固定部１５ａや可動部１５ｂの伸びる方向を回転軸として回転可能にしている。このように、ハンドロボット１０は、回転軸が多数設けられた多関節のロボットであり、上記のように構成することによって、ワークとなる部品を様々な状態（姿勢）で把持したり、様々な軌跡から接合される他の部材にアプローチすることができる。
【００２６】
カメラ１６は、レール１５ｃに内蔵されており、ハンド１５が部品を把持する際に当該部品を撮影して把持した部材の向きや大きさを把握するために使用される。
【００２７】
（溶接ロボット）
図１０、１１は溶着装置を構成する溶接ロボットを示す斜視図、正面図である。溶接ロボット２０は、図１０、１１に示すように胴体部２１と、アーム２２、２３、２４と、取り付け部２５と、照射部２６と、吹き出し部２７と、を有する。
【００２８】
胴体部２１は、装置の地面に載置される箇所で、鉛直（垂直）方向を回転軸として地面に対して回転可能に構成している。アーム２２は、回転部２１ａにおいて胴体部２１に取り付けられ、回転部２１ａを回転軸として胴体部２１に対して回転可能に構成している。アーム２３は、回転部２３ａにおいてアーム２２に取り付けられ、回転部２３ａを回転軸としてアーム２２に対して回転可能に構成している。アーム２４は回転部２４ａにおいてアーム２３に取り付けられ、回転部２４ａを回転軸としてアーム２３に対して回転可能に構成している。
【００２９】
取り付け部２５は、鋼板などの板状部材によって構成している。取り付け部２５は、図１０に示すようにアーム２４に取り付けられ、照射部２６や吹き出し部２７を取り付けるように構成している。取り付け部２５は、鋼板をＬ字状に折り曲げて構成しているが、アーム２４に取り付けることができ、照射部２６や吹き出し部２７などを取り付けることができれば、材料や形状は上記に限定されない。
【００３０】
照射部２６は、溶接に必要なレーザービームを照射する。照射部２６には、レーザービームを発振する発振器、回路、レンズなどが搭載されている。照射部２６から照射されるレーザーは、ワークである板材の幅方向において強度がほぼ均一なトップハット型のものを想定している。しかし、これに限定されず、幅方向における強度が略放物線のように変化するガウシアン型であってもよい。また、本実施形態において照射部２６は、一例としてダイオードレーザーを照射するように構成しているが、樹脂部品などの溶接が可能であれば、他のレーザーを用いてもよい。
【００３１】
吹き出し部２７は、エアなどの流体（他の流体に相当）をワークにおいてレーザーが照射される付近に向けて吹き付ける。吹き出し部２７は、照射部２６によって周囲に発生しうる可燃ガスを吹き飛ばす。本実施形態では吹き出し部２７を取り付け部２５において照射部２６と反対側に取り付け、吹き出し部２７からはエアを噴射するように構成している。なお、吹き出し部２７から吹き付ける流体は、可燃ガスを消火できれば、エアに限定されない。
【００３２】
また、吹き出し部２７は、溶接ロボット２０に搭載してレーザーの照射方向に対して斜め外方から接合箇所に向けてエアなどを吹き付けるように構成している。しかし、接合箇所付近の可燃ガスを接合箇所から除去できれば、吹き出し部の取り付け位置や流体の照射方法は上記に限定されない。なお、照射部２６および吹き出し部２７における配線の図示は省略する。また、アーム２４にはハンドロボット１０のカメラ１９と同様にカメラが搭載されており、これにより溶接時に溶接ロボット２０の位置調整を行うことができる。
【００３３】
（保持ロボット）
図１２は溶着装置を構成する保持ロボットを示す斜視図、図１３は保持ロボットの先端部分を下から見上げた状態を示す斜視図、図１４は保持ロボットの先端部分を示す平面図である。保持ロボットは本明細書において保持部とも称する。
【００３４】
保持ロボット３０は、図１２〜図１４に示すように胴体部３１と、アーム３２、３３、３４と、押さえ部３５と、を有する。胴体部３１とアーム３２、３３、３４はハンドロボット１０の胴体部１１、アーム１２、１３、１４と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
押さえ部３５は、図１３、１４に示すように保持部材３６〜３９と、取り付け部材４１と、を有する。取り付け部材４１は、円筒状の部材にＬ字形状の部材を取り付けて構成している。円筒状の部材はアーム３４に取り付けられる。また、Ｌ字状の部材は、保持部材３６、３７に取り付けられるように構成している。また、取り付け部材４１は、保持部材３６〜３９を一体的に保持した状態で図１３に示す円筒状部材の略中心を通る軸ＣＬを回転軸としてアーム３４に対して回転できるように構成している。
【００３６】
保持部材３６、３７は、図１３に示すように取り付け部材４１に接着剤やボルト締結などによって取り付けられる取り付け部３６ａと、ワークを部品に向けて押し付けた状態を保持する保持部３６ｂ、３７ｂと、を有する。
【００３７】
取り付け部３６ａ、３７ａは、取り付け部材４１の外周と接触するように構成され、断面が略Ｕ字状に形成される。また、保持部３６ｂ、３７ｂは、矩形状に構成されて、その両端において矩形状の保持部材３８、３９と接合される。保持部材３６〜３９によって、第１部材２１０と第２部材２２０のいずれか一方が他方に押し付けられ、第１部材２１０と第２部材２２０との接触状態が保持される。
【００３８】
保持部材３６〜３９は、図１４に示すように各々を略矩形形状に構成し、かつ、各々の端部において他の保持部材と略９０度の角度をなして接合されることによって、全体として内部に空間を設けた矩形形状を形成する。これにより、保持部材３６〜３９によって形成される矩形形状（図１４参照）より外方はもちろん、保持部材３６〜３９によって形成される矩形形状の内部においてもレーザーを照射してワークに溶着箇所を形成することができる。
【００３９】
載置台５０、６０は、図４〜６に示すようにバンパーなどの実際の部品を接合するために設けられる載置台５０と、テストピースなどの試作品を接合するために設けられる載置台６０と、を有する。載置台５０、６０は、ワークを載置する載置面を略平面にて構成している。なお、ワーク同士の接合が可能であれば、載置台は２台用意する必要はなく、いずれか一方のみでもよい。また、載置台５０、６０を構成する材料（特にワークの載置箇所における載置台の材料）は特に制限されないが、例えばポリプロピレンやアルミなどを挙げることができる。
【００４０】
制御部７０は、図４などに示す筐体にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを格納して構成している。制御部７０は、これらの構成によって、ハンドロボット１０、保持ロボット３０の動作を制御する。また、制御部７０は、溶接ロボット２０に搭載されたカメラからの画像を取得してワークに対する溶接ロボット２０の先端部分の位置を調整し、ワークにレーザーを照射するように制御する。
【００４１】
（溶着部品の溶着方法）
次に本実施形態に係る溶着方法について説明する。図１５は本発明の一実施形態に係る溶着部品の溶着方法について示すフローチャートである。図１５を参照して本実施形態に係る溶着方法について概説すれば、ワークの準備（ＳＴ１）と、ワークの搬送、接触、保持（ＳＴ２）と、ワークに対する溶接ロボット２０の位置合わせ（ＳＴ３）と、溶接（ＳＴ４）と、を有する。以下、詳述する。
【００４２】
まず、不図示の部品格納場所に第１部材２１０および第２部材２２０を所定数ストックなどして準備する（ＳＴ１）。そして、ハンドロボット１０を動作させて部品格納場所から母材にあたる第２部材２２０を取り出して把持し、載置台５０、６０のいずれかへと搬送し、載置する。ここでは例示的に載置台５０に搬送したとする。次に、ハンドロボット１０を使用して部品格納場所から補強材にあたる第１部材２１０を把持して載置台５０へ搬送し、図３、１６などに示すように第２部材２２０の上に載置して、第２部材２２０と接触させる。
【００４３】
次に保持ロボット３０を動作させ、第２部材２２０の上に載置された第１部材２１０の上に保持部材３６〜３９を位置させて、第１部材２１０の上から第２部材２２０に向けて押付力を加え、第１部材２１０と第２部材２２０とが当接した状態を保持する（ＳＴ２）。次に溶接ロボット２０を動作させ、第２部材２２０において接合箇所にあたる部位の略頭上に溶接ロボット２０を移動させる。
【００４４】
この時、溶接ロボット２０の照射部２６は、制御部７０によって第１部材２１０の中央である第１厚肉部２１１の略頭上に位置するように動作させる。別の言い方をすれば、照射部２６からレーザーＬを照射した際に多少のズレが生じたとしても、レーザーＬが直接第２部材２２０に照射されないように照射部２６の位置を調整する（ＳＴ３）。そして、図１６に示すように、照射部２６からレーザー照射面ＬＳ側の第１厚肉部２１１および薄肉部２１２に向けてレーザーＬを照射し、接合面ＪＳ側の薄肉部２１２に溶着箇所を形成する（ＳＴ４）。なお、図１６に示す二点鎖線は、レーザーＬが照射される範囲を示すものである。
【００４５】
レーザーＬは、図１６に示すように第１部材２１０において第１厚肉部２１１と薄肉部２１２に照射される。レーザーＬが照射される部位は、該当部位を概念上、幅方向において微小部位に分割して見た場合に、微小部位の頭上（直上）から照射されたレーザーだけでなく、図１６の幅方向においてその周囲から照射されたレーザーの影響をも受ける。
【００４６】
そのため、図１６に示すレーザーＬが照射される範囲では左右両端よりも内方、特に中央において熱量が大きくなる傾向がある。このようにレーザーによる熱が偏りを持って板材に分布すると、母材にあたる第２部材２２０において熱量が多く伝熱された部位の変形が目立ち（視認され）易くなる。そこで本発明者らは、第１部材２１０の中でもレーザーＬが照射された範囲において熱量が大きくなりやすい中央付近に第１厚肉部２１１を形成することを考えた。
【００４７】
第１部材２１０の幅方向における内方である中央に第１厚肉部２１１を形成することにより、第１部材２１０から第２部材２２０への過剰な伝熱が抑制され、母材にあたる第２部材２２０の顕著な変形を抑制できる。また、第１厚肉部２１１よりも周囲にあたる部位は薄肉部２１２としているため、第２部材２２０との溶着部位をしっかりと形成することができる。なお、溶着部は薄肉部２１２と第２部材２２０との接合面ＪＳに形成されるが、上記に加えて第１厚肉部２１１と第２部材２２０との接合面ＪＳに溶着部を形成してもよい。
【００４８】
（作用効果）
次に本実施形態に係る作用効果について説明する。本実施形態では図１６に示すように、第１部材２１０と第２部材２２０の平坦な接合面ＪＳにおいて両者を接触させる。そして、凸状のレーザー照射面ＬＳにおいてレーザーＬを薄肉部２１２と、薄肉部２１２よりも内方に設けた第１厚肉部２１１と、に照射するように構成している。
【００４９】
そのため、上記で述べたようにレーザーによる熱が比較的大きくなりやすいワークの中央付近が変形することを抑制し、外観品質を良好にできる。また、第１厚肉部２１１よりも外方に形成された薄肉部２１２は第１厚肉部２１１よりも肉厚が薄い分、第２部材２２０と溶着部位を形成するため、溶着強度を確保することができる。このように、本実施形態に係る溶着方法では、従来技術にて説明したようにワークに使用する部材の吸光度を調整しなくても、第１厚肉部２１１と薄肉部２１２を有する部材を使用する程度で溶着強度を確保し、外観品質も良好な溶着部品を提供することができる。
【００５０】
また、補強材にあたる第１部材２１０では第１厚肉部２１１だけでなく薄肉部２１２よりも外方の部位を薄肉部２１２よりも板厚を厚くして第２厚肉部２１３として構成している。このように第１部材２１０の周辺部の板厚を厚く構成することによって、仮にレーザーＬの照射位置がある程度ずれた場合でも母材である第２部材２２０にレーザーＬが直接照射されることを防止または抑制できる。また、第１部材２１０に第２厚肉部２１３を設けることによって部品の剛性を向上させることができる。
【００５１】
また、母材である第２部材２２０と補強材である第１部材２１０とは、同一の材料を使用するように構成している。そのため、例えば不要な部位が発生した際に、どちらの部品であるかを区別（仕分け）せずにリサイクルすることができ、部品コストをより安く抑え、生産性を向上させることができる。
【００５２】
また、溶接の際には吹き出し部２７によってレーザーＬを照射する際に発生する可燃性のガスを溶接箇所から吹き飛ばすようにエアなどの別の流体を吹き付けている。そのため、溶接作業をより安全に実施することができる。
【００５３】
また、溶接の際には保持ロボット３０によって押し付け力を付与し、補強材にあたる第１部材２１０と母材にあたる第２部材２２０とが当接した状態を保持するように構成している。そのため、溶接の最中に第２部材２２０と第１部材２１０とが離間することをより一層防止し、溶着箇所を確実に形成して溶着強度を確保することができる。
【００５４】
（実験例）
次に上記溶着方法について実験にて確認を行なったので以下に説明する。本実験では板材の略中央部に厚肉部を設けていない仕様（比較例）と厚肉部を設けた仕様（実施例）との比較、およびレーザーの出力等を変化させた際と薄肉部の板厚を変化させた際について溶着強度と外観品質の確認を行なった。
【００５５】
図１７は実験にて使用した比較例に係る部材について説明する図である。第１部材は、実施例および比較例のいずれも厚肉部の板厚が２．５ｍｍ、薄肉部については板厚が１ｍｍ以下のものを３種類用意した。比較例において第１部材に当たる部材は、図１７に示すように第１厚肉部を設けず、薄肉部３１１と、薄肉部３１１よりも外方に設けられた厚肉部３１２と、を備えた部材３１０を使用した。角度ｂ１、ｂ２の大きさは６０度である。
【００５６】
一方、実施例に係る第１部材２１０は、図１６に示す板材を２種類用意した。１つは角度ａ１〜ａ４の大きさが９０度のもの、もう一つは角度ａ１〜ａ４の大きさが６０度のものである。第２部材２２０、３２０は、実施例および比較例共に板厚１．８ｍｍの板材（テストピース）を使用した。
【００５７】
実験では、上記材料を使用し、第１部材と第２部材とを接触した状態にした。そして、ダイオードレーザー（イエナオプティック製  型式ＪＯＬＤ−１２０−ＣＰＦＨ−１Ｌ）を用いて実施例および比較例に係るワークにレーザーＬを照射した。上記２つの実施例では、レーザーＬを図１６に示すように第１厚肉部２１１と薄肉部２１２に照射した。一方、比較例では図１７に示す薄肉部３１１にレーザーＬを照射した。
【００５８】
ダイオードレーザーは、レーザー出力を７０〜９０Ｗの間で３種類と、送り速度１．５ｍｍ／ｓおよび２ｍｍ／ｓの２種類と、を組み合わせた合計６種類のレーザーを使用した。実験では上記比較例と上記２つの実施例について以下の３つの事項を確認した。１つ目は、実施例と比較例における溶着強度と外観品質の比較、２つ目はレーザーの出力／送り速度を変化させた際の溶着強度と外観品質の確認、３つ目は第１部材の薄肉部の板厚を変化させた際の溶着強度と外観品質の確認である。なお、外観品質については溶着箇所を目視評価で４段階に数値化して比較した。
【００５９】
（１．溶着強度と外観品質における実施例と比較例の比較）
本項では特にグラフを用意していないが、溶着強度の観点では実施例だけでなく、比較例においても発明者が想定する基準を満たす結果となった。一方、外観品質の観点では、比較例の部材３１０には第１厚肉部が存在しない分、部材が比較的大きく変形して（歪んで）しまい、発明者の想定する外観品質を満たす結果とはならなかった。これとは対照的に上記２つの実施例では第１厚肉部２１１によって溶着強度だけでなく、外観品質においても発明者の想定する結果を得ることが確認できた。
【００６０】
（２．レーザーの出力／送り速度を変化させた際の溶着強度および外観品質の確認）
次にレーザーの仕様を変化させた場合の結果について説明する。図１８はレーザーの出力／送り速度を変化させた際の部材同士の溶着強度についての実験結果を示すグラフである。図１９はレーザーの出力／送り速度を変化させた際の外観品質についての実験結果を示すグラフである。
【００６１】
溶着強度の観点では、レーザーの出力が低い（図１８のｃ１、ｃ４参照）と、十分な溶着強度が得られない場合があることが判明した。また、ｃ１〜ｃ３とｃ４〜ｃ６とは送り速度の差異であり、ｃ１〜ｃ３およびｃ４〜ｃ６にかけてレーザーの出力が上がると、それに応じて溶着強度が改善することが判明した。外観品質の観点では、図１９に示すように、レーザーの出力と送り速度を変化させても著しい差異を確認することはできなかった。
【００６２】
（３．薄肉部の板厚を変化させた際の溶着強度および外観品質の確認）
次に薄肉部の板厚を変化させた際の溶着強度と外観品質について説明する。図２０は溶着部の板厚を変化させた際の溶着強度についての実験結果を示すグラフである。図２１は薄肉部の板厚を変化させた際の溶着箇所の外観品質についての実験結果を示すグラフである。
【００６３】
溶着強度の観点では、図２０のｄ３に示すように、３種類の板厚の中でも最も板厚の厚いものは溶着強度が低下することが判明した。一方、外観の観点では、図２１に示すように、板厚が厚い程、外観品質が改善することが判明した。板厚が厚くなるほど、変形が起こりにくくなることで歪み等が生じにくくなったと考えられる。
【００６４】
以上のように項目１では実施例に係る溶着部品の溶着強度が確保され、外観品質が良好となることが確認できた。項目２ではレーザーの出力／送り速度に応じて溶着強度が改善されることが判明した。項目３では板厚が厚くなるほど、外観品質は良好となるが、厚くなりすぎると溶着強度が低下してしまうことが判明した。項目２、３を総合すると、レーザーの出力／送り速度を一定以上とし、薄肉部の板厚を厚くしすぎないことがより好ましいと思われる。
【００６５】
なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。図２２、２３、２４は本発明の変形例に係る第１部材を示す平面図である。上記では、第１部材２１０の第１厚肉部２１１が図３に示すように長手方向に伸延する実施形態について説明したが、これに限定されない。第２部材２２０の変形を抑制できれば、第１部材は図３、１６以外にも以下のように構成することもできる。
【００６６】
図２２に示す第１部材２１０Ｋは、矩形状の中央部に略円形の厚肉部２１１Ｋを設け、その周囲に厚肉部２１１Ｋよりも面積の小さな略円形の厚肉部２１１Ｍを設け、厚肉部２１１Ｋの周囲に薄肉部２１２Ｋを設けて構成している。
【００６７】
図２３に示す第１部材２１０Ｍは、図２３に示す矩形状の中央部に略十字の厚肉部２１１Ｎを設け、周囲に薄肉部２１２Ｍを設けている。図２４に示す第１部材２１０Ｎは、矩形状の中央部に複数の厚肉部２１１Ｐを設け、その周囲に薄肉部２１２Ｎを設けるように構成している。図２２〜図２４に示す第１部材２１０Ｋ〜２１０Ｎによっても第２部材２２０の変形を抑制して外観品質を良好にし、溶着強度を確保することができる。
【００６８】
また、上記では図１６に示すように第１厚肉部２１１が板材の中央部に位置し、レーザーＬが第１厚肉部２１１と薄肉部２１２の全体に照射される実施形態について説明したが、これに限定されない。上記以外にも第１厚肉部２１１がレーザーＬの照射範囲から見て薄肉部２１２よりも内方側に位置し、薄肉部２１２にレーザーＬが照射されれば、第２部材２２０の変形を抑制し、溶着箇所を形成できる。そのため、第１厚肉部２１１は必ずしも中央に位置しなくてもよく、レーザーＬは第１厚肉部２１１および薄肉部２１２の各々に部分的に照射してもよい。
【００６９】
また、上記では溶着の際に保持ロボット３０が押し付け力を付与し、ワークである第１部材２１０と第２部材２２０とが当接した状態を保持する実施形態について説明したが、これに限定されない。上記以外にも、第１部材２１０と第２部材２２０との保持をロボット以外で行ってもよい。また、保持ロボットなどを用いずに溶接中にワークの自重で第１部材２１０と第２部材２２０とが当接した状態を維持し、これを保持部としてもよい。
【００７０】
また、上記ではハンドロボット１０がワークを把持して搬送し、溶接ロボット２０がレーザー溶接を行う実施形態について説明したが、これに限定されない。ワークの把持・搬送および溶接についても上記のような、いわゆる多関節のロボットでない設備を利用して行ってもよい。
【００７１】
図２５、２６はワークを載置させる構成に関する変形例について示す斜視図、正面図、図２７は図２５の治具のみを示す斜視図である。上記では様々な形状の溶着部品を平坦な載置台５０上に載置させる実施形態について説明したが、これに限定されない。
【００７２】
上記以外にも例えばバンパーの母材にあたる第２部材２２０Ｋが図２５、２６に示すように水平壁２２１の両端から水平壁２２１に直交して伸延する側面壁２２２、２２３を有するように構成している場合、図２５〜２７に示すような治具５１を利用してもよい。
【００７３】
治具５１は、図２７に示すように、載置台５０の載置面または地面に載置され、内部が中空の底部５２と、底部５２から立ち上がるように形成され、内部を中空に形成した側部５３、５４と、を有する。治具５１をこのように構成することによって、治具５１の側部５３、５４に第２部材２２０Ｋの側面壁２２２、２２３を立てかけることができ、これによって溶着部品２００Ｋをより安定して設置した状態で溶着箇所を形成することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  ハンドロボット、
１００  溶着装置、
２０  溶接ロボット、
２００  溶着部品、
２１０、２１０Ｇ、２１０Ｈ、２１０Ｊ、２１０Ｋ、２１０Ｍ、２１０Ｎ  第１部材（補強材、樹脂部品）、
２２０、２２０Ｋ  第２部材（母材）、
２１１  第１厚肉部（厚肉部）、
２１２  薄肉部、
２１３  第２厚肉部（他の厚肉部）、
３０  保持ロボット、
５０、６０  載置台、
７０  制御部、
ＪＳ  接合面、
ＬＳ  レーザー照射面。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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