(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表側にヘアラインを有する意匠部材の、裏側に部品を接合する、意匠部材のレーザ溶接方法であって、
前記意匠部材の裏側の、前記部品の接合位置に、前記部品を位置決めする位置決め工程と、
レーザヘッドの移動を開始する、移動開始工程と、
前記ヘアラインに沿って、前記意匠部材の裏側に、前記レーザヘッドからレーザビームを照射して、前記部品を溶接する、溶接工程と、
前記レーザヘッドの移動を停止する、移動停止工程とを有し、
前記溶接工程は、
前記部品を横切るように前記レーザヘッドを移動させながら、前記レーザビームの照射を開始する照射開始工程と、
前記部品を横切るように前記レーザヘッドを移動させながら、前記レーザビームの照射を停止する照射停止工程とを有し、
前記レーザヘッドが移動を開始する移動開始位置、及び前記レーザヘッドが移動を停止する移動停止位置は、前記レーザヘッドが前記部品を横切る範囲から外れた位置である意匠部材のレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記照射開始工程は、
前記レーザヘッドを移動させながら、前記レーザビームの出力を、段階的に増加させる工程を有し、
前記照射停止工程は、
前記レーザヘッドを移動させながら、前記レーザビームの出力を、段階的に減少させる工程を有する、請求項１に記載の意匠部材のレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、ヘアラインを有する意匠部材の裏側に、レーザ溶接を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来より、エレベータかごの内壁や家電製品など、アルミニウムやステンレスの金属素材を用いた製品の表面に使用される部品には、美観を目的として、ヘアラインという長い筋目模様が、一方向に設けられているものがある。ヘアラインは、研磨加工などによって形成され、ヘアライン加工が施された金属素材の表面には、艶消しの効果と共に、金属的な質感を強調する効果が生じる。このように、美観を目的として加工された金属素材は、意匠部材とよばれている。【０００３】  このような意匠部材を溶接する場合、アーク溶接では、大きな歪や肉盛り部が発生するため、通常、レーザ溶接が用いられている（例えば特許文献１参照）。しかし、板厚が１．５ｍｍ以下の意匠部材の場合には、レーザ溶接を用いても、意匠面に歪が発生し、製品不良となることがある。そこで、発熱することのない、接着剤や両面テープなどを用いた接合方法を採用したり、意匠部材の厚みを厚くするなどの対応をとっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０７０４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、接着剤や両面テープを用いた接合では、副資材費が増えるうえに、接着強度が弱いという問題があり、意匠部材の厚みを厚くする方法では、材料費が高くなるという問題があった。【０００６】  この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、意匠部材の厚みを厚くすることなく、溶接熱による歪みの目立たない、意匠部材のレーザ溶接方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  この発明による意匠部材のレーザ溶接方法は、表側にヘアラインを有する意匠部材の裏側の、部品の接合位置に、部品を位置決めする、位置決め工程と、レーザヘッドの移動を開始する、移動開始工程と、ヘアラインに沿って、意匠部材の裏側に、レーザヘッドからレーザビームを照射して、部品を溶接する、溶接工程と、レーザヘッドの移動を停止する、移動停止工程とを有する。
【発明の効果】
【０００８】  この発明による意匠部材のレーザ溶接方法によれば、表側にヘアラインを有する意匠部材の裏側に部品を溶接する際に、ヘアラインに沿って部品を溶接している。これにより、溶接する際の熱によって発生する溶接歪を、ヘアラインに沿わせることができる。よって、意匠部材の表側に発生する歪を、目立たなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における、ステンレスヘアライン材の裏側と、ステンレスヘアライン材に溶接されるスタッドボルトと、レーザ照射機のレーザヘッドとを示す斜視図である。
【図２】図１のレーザヘッドから照射されるレーザビームによる、レーザ溶接工程を示す模式図である。
【図３】ステンレスヘアライン材と、ステンレスヘアライン材に溶接されたスタッドボルトと、スタッドボルトのフランジ上に形成された溶接線を示す上面図である。
【図４】実施の形態２における、エレベータのかご壁の裏側を示す図である。
【図５】図４のＢ部の拡大図である。
【図６】エレベータのかご壁と、エレベータのかご壁の裏側に溶接された補強材を示す図である。
【図７】エレベータのかご壁における、補強材の溶接状態を比較した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下、この発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】  実施の形態１．  実施の形態１では、ステンレスヘアライン材１０の裏側１０ｂに、スタッドボルト２０を溶接する場合について説明する。図１は、意匠部材としてのステンレスヘアライン材１０と、ステンレスヘアライン材１０に溶接されるスタッドボルト２０と、溶接用のレーザビーム３２を照射する、レーザヘッド３０を示す斜視図である。図２は、図１で示したレーザヘッド３０による、レーザ溶接工程を示す模式図である。図３は、ステンレスヘアライン材１０に溶接されたスタッドボルト２０と、溶接線５０を示す、上面図である。なお、図１ないし図３では、ステンレスヘアライン材１０の裏側１０ｂを、上に向けた状態で示している。
【００１２】  図１に破線で示すように、ステンレスヘアライン材１０の表側１０ａには、Ａの方向に、複数のヘアライン１２が平行に設けられている。ステンレスヘアライン材１０は、例えば家電製品のパネルなどに、美観を目的として用いられるものである。なお、図１では、ステンレスヘアライン材１０の形状を、略正方形の平板としているが、これに限定されるものではない。例えば、円盤状であってもよいし、曲面形状や、凹凸形状を有するものであってもよい。
【００１３】  図１に示すように、スタッドボルト２０は、一端側にフランジ部２２を有している。スタッドボルト２０は、このフランジ部２２をステンレスヘアライン材１０に溶接することにより、ステンレスヘアライン材１０に接合される。図１に示すように、スタッドボルト２０のフランジ部２２には、溶接線５０が形成されている。
【００１４】  図２に示すように、スタッドボルト２０の一端側は、ステンレスヘアライン材１０の表側１０ａに突出しないので、スタッドボルト２０自体が、ステンレスヘアライン材１０の表側１０ａの美観を損ねることはない。スタッドボルト２０が接合されたステンレスヘアライン材１０は、スタッドボルト２０のねじ部２１を、図示しない他部品の貫通孔に挿入し、図示しないナットをねじ部２１に締め込むことにより、他部品に結合される。
【００１５】  次に、スタッドボルト２０を、ステンレスヘアライン材１０に溶接する手順を説明する。
【００１６】  まず、ステンレスヘアライン材１０において、ヘアライン１２が形成されている方向Ａを確認する。次に、ステンレスヘアライン材１０のヘアライン１２の方向Ａが、レーザヘッド３０の移動方向に合うように、ステンレスヘアライン材１０を、裏側１０ｂを上にして、図示しないレーザ照射機のテーブルに固定する。
【００１７】  次に、図１に示すように、ステンレスヘアライン材１０の裏側１０ｂの、スタッドボルト２０を接合する位置に、スタッドボルト２０を配置し、仮止めする。そして、レーザヘッド３０から照射されるレーザビーム３２が、スタッドボルト２０のフランジ部２２の上を通過することが可能なように、レーザヘッド３０の位置、あるいは、レーザ照射機のテーブルの位置を調整する。
【００１８】  次に、レーザヘッド３０を、スタッドボルト２０のフランジ部２２よりも手前の、図２及び図３に示すＰ１の位置に移動させ、レーザ照射機を、レーザビーム３２が照射可能な、スタンバイ状態にする。
【００１９】  次に、レーザヘッド３０を、図３に示す、ヘアライン１２ａに沿って、フランジ部２２を横切るように移動させる。そして、レーザヘッド３０が、Ｐ２の位置に到達したら、レーザビーム３２の照射を開始し、スタッドボルト２０の、ステンレスヘアライン材１０への溶接を開始する。このとき、レーザヘッド３０は、移動状態を維持する。
【００２０】  次に、レーザヘッド３０が、Ｐ３の位置に到達したら、レーザヘッド３０の移動状態は維持したまま、レーザビーム３２の照射のみを停止する。そして、レーザヘッド３０が、Ｐ４の位置に到達したら、レーザヘッド３０の移動を停止する。以上により、フランジ部２２における、溶接線５０ａで示される箇所の溶接が終了する。
【００２１】  次に、レーザヘッド３０の位置をＰ１まで戻し、図３に示す、ヘアライン１２ｂ上の、次の移動開始位置に移動させて、上記の手順を繰り返す。以上により、スタッドボルト２０のフランジ部２２には、図３に示すような溶接線５０ａ及び５０ｂが形成され、スタッドボルト２０は、ステンレスヘアライン材１０に接合される。
【００２２】  実施の形態１による、レーザ溶接方法によれば、レーザヘッド３０を、ステンレスヘアライン材１０のヘアライン１２に沿って移動させながら、スタッドボルト２０のフランジ部２２にレーザビーム３２を照射する。これにより、ステンレスヘアライン材１０の表側１０ａに発生する、溶接熱による歪を、目立たなくすることができる。
【００２３】  なお、実施の形態１では、ステンレスヘアライン材１０には、その表側１０ａにのみ、複数のヘアライン１２が設けられていたが、これに限るものではない。例えば、表側１０ａと裏側１０ｂの両方に、ヘアラインが設けられているものであってもよい。また、実施の形態１では、レーザヘッド３０を移動させていたが、これに限るものではない。例えば、ステンレスヘアライン材１０が固定された、レーザ照射機のテーブルを移動させてもよい。
【００２４】  実施の形態２．  次に、図４及び図５を用いて、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、エレベータのかご壁１００の裏側１００ｂに、補強材２００を溶接する。図４は、意匠部材としてのエレベータのかご壁１００と、エレベータのかご壁１００に溶接された３本の補強材２００を示している。図５は、図４のＢ部の拡大図である。図示しない、レーザ照射機の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２５】  図４に示すように、エレベータのかご壁１００には、補強材２００が３本溶接されている。また、図５に破線で示すように、エレベータのかご壁１００の表側１００ａには、エレベータのかご壁１００の長尺方向に沿って、複数のヘアライン１２が形成されている。
【００２６】  補強材２００は、図４及び図５に示すように長尺の部材であり、図５に示すように、断面がハット形状に成形されている。そして、補強材２００は、ハット形状の鍔部２２０において、エレベータのかご壁１００の裏側１００ｂに溶接されている。
【００２７】  次に、補強材２００を、エレベータのかご壁１００の裏側１００ｂに溶接する手順を説明する。
【００２８】  まず、エレベータのかご壁１００のヘアライン１２の形成されている方向Ａを確認する。次に、エレベータのかご壁１００のヘアライン１２の方向Ａが、レーザヘッド３０の移動方向に合うように、エレベータのかご壁１００を、裏側１００ｂを上にして、図示しないレーザ照射機のテーブルに固定する。
【００２９】  次に、補強材２００の長尺方向が、ヘアライン１２の方向Ａに沿うように、補強材２００を、エレベータのかご壁１００の裏側１００ｂに配置し、仮止めする。そして、レーザヘッド３０から照射されるレーザビーム３２が、補強材２００の鍔部２２０の上を通過することが可能なように、レーザヘッド３０の位置、あるいは、レーザ照射機のテーブルの位置を調整する。
【００３０】  次に、レーザヘッド３０を、補強材２００の鍔部２２０よりも手前の位置に移動させ、レーザ照射機を、レーザビーム３２が照射可能な、スタンバイ状態にする。
【００３１】  次に、レーザヘッド３０を、エレベータのかご壁１００のヘアライン１２に沿って、補強材２００を横切るように移動させる。そして、レーザヘッド３０が、補強材２００の上部に到達したら、レーザビーム３２の照射を開始し、補強材２００の、エレベータのかご壁１００への溶接を開始する。このとき、レーザヘッド３０は、移動状態を維持する。
【００３２】  次に、レーザヘッド３０が、補強材２００の終端に近づいたら、レーザヘッド３０の移動状態は維持したまま、レーザビーム３２の照射のみを停止する。そして、レーザヘッド３０が、補強材２００の上部を通過したら、レーザヘッド３０の移動を停止する。以上により、補強材２００の１箇所の溶接が終了する。
【００３３】  次に、レーザヘッド３０の位置を戻し、次の移動開始位置に移動させて、上記の手順を繰り返す。以上により、補強材２００の鍔部２２０には、図５に示すような溶接線５０が形成され、補強材２００は、エレベータのかご壁１００に接合される。
【００３４】  実施の形態２による、レーザ溶接方法によれば、レーザヘッド３０を、エレベータのかご壁１００のヘアライン１２に沿って移動させながら、補強材２００の鍔部２２０にレーザビーム３２を照射する。これにより、エレベータのかご壁１００の表側１００ａに発生する、溶接熱による歪を、目立たなくすることができる。
【００３５】  なお、実施の形態２では、補強材２００の長尺方向が、エレベータのかご壁１００の長尺方向に沿うように、補強材２００を配置したが、これに限るものではない。例えば、図６に示すように、補強材２００の長尺方向が、エレベータのかご壁１００の長尺方向と垂直になるように配置してもよい。この場合にも、レーザヘッド３０は、エレベータのかご壁１００のヘアライン１２に沿う方向に移動させればよい。ただし、この場合には、図６に示すように、溶接線５０が、ハット形状の凸部で途切れるため、１つのヘアライン１２に沿う溶接動作において、レーザビーム３２の照射と停止を２回行う必要がある。さらに、図５の場合と比較して、１つの溶接線５０の長さが短くなるので、図５の場合と同程度の接合強度を必要とする場合には、図６に示すように、溶接位置を増やす必要がある。
【００３６】  実施の形態１及び実施の形態２において、レーザビーム３２の照射開始時に、レーザビーム３２の出力を、段階的に増加させてもよい。同様に、レーザビーム３２の照射停止時に、レーザビーム３２の出力を、段階的に減少させてもよい。これにより、溶接線５０の開始端と終了端の位置が目立たなくなり、意匠部材の表側１０ａにおける、歪の端部を目立たなくすることができる。
【００３７】  また、レーザビーム３２の、スポット径を小さくすることにより、意匠部材の表側１０ａに表れる歪を、さらに目立たなくすることができる。
【００３８】  図７は、エレベータのかご壁１００の裏側１００ｂに、補強材２００を溶接した際の、鍔部２２０における断面図である。図７（ａ）は、レーザビーム３２のスポット径が大きい場合であり、図７（ｂ）は、レーザビーム３２のスポット径が小さい場合である。なお、補強材２００に照射される、単位面積当たりのレーザビーム３２のパワーは同じとする。
【００３９】  レーザビーム３２のスポット径が大きい場合、図７（ｂ）に示すように、熱変形による力Ｆが広い範囲に働くため、エレベータのかご壁１００の表側１００ａに形成された、ヘアライン溝１４が広げられて、ヘアライン１２に歪みを生じさせてしまう。レーザビーム３２のスポット径が小さい場合には、図７（ａ）に示すように、熱変形による力Ｆが狭い範囲にしか働かないので、エレベータのかご壁１００の表側１０ａに形成された、ヘアライン溝１４への影響は小さくなる。なお、レーザビーム３２のスポット径は、０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４０】  そして、実施の形態１及び実施の形態２において、レーザビーム３２のスポット径が変えられるレーザ照射機を用いて、レーザビーム３２の照射開始時に、レーザビーム３２の出力は変えずに、スポット径を段階的に小さくしてもよい。同様に、レーザビーム３２の照射停止時に、レーザビーム３２の出力は変えずに、スポット径を段階的に大きくしてもよい。
【００４１】  レーザビーム３２の出力を変えずに、スポット径を大きくした場合、単位面積当たりに照射されるレーザビーム３２のパワーは小さくなるので、溶接線５０の開始端と終了端の位置が目立たなくなる。よって、意匠部材の表側１０ａにおける、歪の端部を目立たなくすることができる。
【符号の説明】
【００４２】  １０  ステンレスヘアライン材（意匠部材）、１０ａ  表側、１０ｂ  裏側、１２  ヘアライン、２０  スタッドボルト（部品）、２１  ねじ部、２２  フランジ部、３０  レーザヘッド、３２  レーザビーム、５０  溶接線、１００  エレベータのかご壁（意匠部材）、２００  補強材（部品）、２２０  鍔部。
【図１】
0006752295.tif 000002
【図２】
0006752295.tif 000003
【図３】
0006752295.tif 000004
【図４】
0006752295.tif 000005
【図５】
0006752295.tif 000006
【図６】
0006752295.tif 000007
【図７】
0006752295.tif 000008