(57)【要約】【課題】被溶接物の片側のみから溶接できるという利点を保持しつつ、重ね合わされた２枚の被溶接部材間の隙間を低減し、溶接不良の発生を減少させる。【解決手段】磁性体からなる被溶接部材２ａ，２ｂが重ね合わされた被溶接物２にレーザビーム１ａを照射しつつ被溶接物２／レーザビーム１ａを溶接線２１方向に移動させ、かつ被溶接物２の溶接線２１近傍をレーザビーム照射側（表側）から加圧ローラ３により押圧しつつ行う重ね合わせ溶接において、磁石ローラ６を表側に設ける。磁石ローラ６は、溶接線２１を挟んで加圧ローラ３とは反対側の溶接線近傍で、裏側の被溶接部材２ｂを磁力によって表側の被溶接部材２ａ側に吸引しつつ、被溶接物２上を回転走行するようにトーチ１に取り付けられる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなる複数の被溶接部材が重ね合わされた被溶接物にレーザビームを照射しつつ前記被溶接物及び／又はレーザビームを溶接線方向に移動させ、かつ被溶接物の溶接線近傍をレーザビーム照射側から押圧しつつ前記被溶接物を重ね合わせ溶接するレーザ溶接方法において、
前記被溶接物の溶接線を挟んで前記押圧をする側とは反対側の溶接線近傍で、レーザビーム照射側とは反対側に位置する被溶接部材を、レーザビーム照射側から磁力によって同レーザビーム照射側の被溶接部材側に吸引しつつ溶接することを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
磁性体からなる複数の被溶接部材が重ね合わされた被溶接物にレーザビームを照射しつつ前記被溶接物及び／又はレーザビームを溶接線方向に移動させ、かつ被溶接物の溶接線近傍をレーザビーム照射側から加圧ローラにより押圧しつつ前記被溶接物を重ね合わせ溶接するレーザ溶接装置において、
レーザビーム照射側に位置し、溶接中、前記被溶接物の溶接線を挟んで前記加圧ローラとは反対側の溶接線近傍で、レーザビーム照射側とは反対側に位置する被溶接部材を磁力によってレーザビーム照射側の被溶接部材側に吸引しつつ、被溶接物上を回転走行する磁石ローラを具備することを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項３】
磁石ローラは電磁石により構成され、レーザビーム照射側の被溶接部材には、前記磁石ローラがレーザ照射側とは反対側に位置する被溶接部材を直接接触して吸引するための貫通孔が溶接線に沿って間欠的に形成され、この貫通孔内を前記磁石ローラが通過している間に限ってその磁石ローラの通電をＯＮにすることを特徴とする請求項２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
磁石ローラの通電ＯＦＦ期間中は、その磁石ローラを待機位置に移動させておくことを特徴とする請求項３に記載のレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚の板材の重ね合わせ溶接に好適なレーザ溶接方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数枚の板材の重ね合わせ溶接に、レーザビームを用いたレーザ溶接が採用されるようになってきている。例えば、自動車等の車両のボディを構成する２枚のパネル材の両継ぎ手部分を重ね合わせ、それら継ぎ手部分の重ね合わせ溶接をレーザ溶接により行われることが多くなってきている。
このような複数枚の板材の重ね合わせ溶接をレーザビームを用いて行う場合には、被溶接部である重ね合わされた継ぎ手部分相互が充分に密着していないと溶接不良を起こす。
しかし、パネル材のように撓みやすく、容易に変形しやすい部材や、プレス加工品のように加工形状が不安定になりやすい部材相互の重ね合わせ溶接においては、溶接方向に沿って、両部材間に不規則な隙間が生じやすい。
そこで、重ね合わされた部材を加圧ローラによって押圧しつつレーザ溶接する技術が提案されている（特開平１０−２２５７８４号公報、特開平１１−２６７８７２号公報等、参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、加圧ローラが設けられた一方側のみから複数枚の部材を押圧し、両部材間の隙間を矯正しようとするものである。
このため、加圧ローラが重ね合わされた複数枚の部材を押圧したとき、加圧ローラに接する側の部材が押圧されても、加圧ローラから離れる側の部材は押圧される方向に逃げ移動してしまう。
したがって、両部材間の上記隙間は想像するほどなくならず、このような溶接方向に沿う不規則な隙間の発生（隙間変動）によって、引け・溶け落ち等の溶接不良を引き起こす現象が発生した。
これに対しては、レーザ照射側に加え、それとは反対側にも加圧ローラ等を設け、重ね合わされた複数の部材を両側から挟むように押圧して隙間をなくすことが改善案として考えられる。しかしこの方法では、被溶接物の片側のみからの溶接（溶接作業、溶接手段の設置）が可能であるという、レーザ溶接の利点が生かされず、また、レーザ照射側とは反対側については加圧ローラ等を設けることができないという環境もあり、採用し得なかった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたもので、被溶接物の片側のみからの溶接が可能であるという利点を保持しつつ、重ね合わされた複数の被溶接部材間の隙間の発生、特にこれら被溶接部材間の溶接方向に沿う不規則な隙間の発生（隙間変動）を低減でき、溶接不良の発生を減少できるレーザ溶接方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、磁性体からなる複数の被溶接部材が重ね合わされた被溶接物にレーザビームを照射しつつ前記被溶接物及び／又はレーザビームを溶接線方向に移動させ、かつ被溶接物の溶接線近傍をレーザビーム照射側から押圧しつつ前記被溶接物を重ね合わせ溶接するレーザ溶接方法において、前記被溶接物の溶接線を挟んで前記押圧をする側とは反対側の溶接線近傍で、レーザビーム照射側とは反対側に位置する被溶接部材を、レーザビーム照射側から磁力によって同レーザビーム照射側の被溶接部材側に吸引しつつ溶接することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、磁性体からなる複数の被溶接部材が重ね合わされた被溶接物にレーザビームを照射しつつ前記被溶接物及び／又はレーザビームを溶接線方向に移動させ、かつ被溶接物の溶接線近傍をレーザビーム照射側から加圧ローラにより押圧しつつ前記被溶接物を重ね合わせ溶接するレーザ溶接装置において、レーザビーム照射側に位置し、溶接中、前記被溶接物の溶接線を挟んで前記加圧ローラとは反対側の溶接線近傍で、レーザビーム照射側とは反対側に位置する被溶接部材を磁力によってレーザビーム照射側の被溶接部材側に吸引しつつ、被溶接物上を回転走行する磁石ローラを具備することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、磁石ローラは電磁石により構成され、レーザビーム照射側の被溶接部材には、前記磁石ローラがレーザ照射側とは反対側に位置する被溶接部材を直接接触して吸引するための貫通孔が溶接線に沿って間欠的に形成され、この貫通孔内を前記磁石ローラが通過している間に限ってその磁石ローラの通電をＯＮにすることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、磁石ローラの通電ＯＦＦ期間中は、その磁石ローラを待機位置に移動させておくことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明によるレーザ溶接方法が適用された装置（本発明装置）の一実施形態の説明図、図２は図１中の被溶接物部分を縮小して示す平面図である。なお図１の被溶接物は、図２中のＩ−Ｉ線断面を矢視方向から見た拡大図である。
図１において、１はレーザ溶接用のトーチで、このトーチ１からのレーザビーム（光）１ａを被溶接物２に照射して溶接を行う。
被溶接物２は、磁性体からなる複数の被溶接部材、ここでは厚さ０．５〜１．５ｍｍ程度の２枚の軟鋼板２ａ，２ｂの一部（継ぎ手部）が上下に重ね合わされたものであり、溶接は、このような被溶接物２（軟鋼板２ａ，２ｂ）の重ね継ぎ手部２ｃにレーザビーム１ａを照射して行う。
レーザ装置には炭酸ガスレーザ装置やＹＡＧレーザ装置が用いられ、トーチ１若しくは被溶接物２のいずれか一方、又はそれら双方を移動、ここではトーチ１を図示面に対して垂直方向に移動させて溶接を行う例を示している。
【００１０】
加圧ローラ３は、レーザ溶接中、２枚の軟鋼板２ａ，２ｂ間の隙間を矯正するように、被溶接物２の溶接線２１近傍を矢印イに示すように押圧しつつ、被溶接物２上面を回転走行する円板状のローラである。
この加圧ローラ３は、２枚の軟鋼板２ａ，２ｂを図中上方から下方に向けて押圧、つまりレーザビーム照射側から押圧するように配置され、被溶接物２の片側のみからの溶接（溶接作業、溶接手段の設置）が可能であるというレーザ溶接の利点を失うことのないように設けられている。
具体的には、加圧ローラ３は押圧側アーム４を介して上記トーチ１に回転自在（矢印ロ参照）に支持固定され、被溶接物２の押圧が、レーザ溶接中においてレーザビーム照射側から行うという条件を満たす構成とされている。
なお上記押圧側アーム４には、加圧ローラ３を図中上下方向（矢印ハ参照）の所望位置に移動させる、例えば油圧駆動機構からなる加圧ローラ昇降装置５が設けられている。この加圧ローラ３は、溶接中においては基本的にその下面の位置レベルＬ１がレーザビーム１ａの焦点の位置レベルＬ２に合うように、また、無用時には被溶接物２から離間する位置に退避するように、上記加圧ローラ昇降装置５によって位置制御される。
【００１１】
磁石ローラ６は、レーザ溶接中、２枚の軟鋼板２ａ，２ｂ間の隙間をより確実に矯正する円板状のローラである。すなわちこの磁石ローラ６は、被溶接物２の溶接線２１を挟んで加圧ローラ３とは反対側の溶接線２１近傍で、レーザビーム照射側とは反対側に位置する軟鋼板（裏側軟鋼板）２ｂを磁力によってレーザビーム照射側の軟鋼板（表側軟鋼板）２ａ側に吸引しつつ（矢印ニ参照）、被溶接物２上を回転走行するローラである。
この磁石ローラ６は、レーザビーム照射側から裏側軟鋼板２ｂを吸引するように、レーザビーム照射側に配置され、被溶接物２の片側のみからの溶接（溶接作業、溶接手段の設置）が可能であるというレーザ溶接の利点を失うことのないように設けられている。
具体的には、磁石ローラ６は吸引側アーム７を介して上記トーチ１に回転自在（矢印ホ参照）に支持固定され、被溶接物２の吸引が、レーザ溶接中においてレーザビーム照射側から行うという条件を満たす構成とされている。
なお上記吸引側アーム７には、磁石ローラ６を図中上下方向（矢印ヘ参照）の所望位置に移動させる、例えば油圧駆動機構からなる磁石ローラ昇降装置８が設けられている。
【００１２】
この例では、磁石ローラ６は電磁石で構成され、また表側軟鋼板２ａには、図２に示すように、磁石ローラ６が表側軟鋼板２ａを貫通して裏側軟鋼板２ｂを直接接触して吸引するための貫通孔２２が溶接線２１に沿って間欠的に形成されている。
そして、この貫通孔２２内を磁石ローラ６が通過している間に限ってその磁石ローラ６の通電をＯＮとし、磁石ローラ６の通電ＯＦＦ期間は、その磁石ローラ６を待機位置に上昇させるように構成されている。つまり、磁石ローラ６は、貫通孔２２のある部分については下降して通電ＯＮ、ない部分については上昇して通電ＯＦＦというように、貫通孔２２のある部分とない部分に同期して、下降／上昇、通電ＯＮ／ＯＦＦするように構成されている。
貫通孔２２のない部分に同期して磁石ローラ６の通電をＯＦＦすれば、磁石ローラ６が裏側軟鋼板２ｂを吸引しない期間が周期的に生じるので溶接速度を上昇させ得る。また、通電ＯＦＦ期間に磁石ローラ６を上昇させれば、磁石ローラ６が裏側軟鋼板２ｂに接触しない期間が周期的に生じるので、より溶接速度を上昇させ得る。
【００１３】
このように磁石ローラ６は下降、上昇するが、この磁石ローラ６の下降点の位置レベルＬ３は、基本的に表側軟鋼板２ａの下面の位置レベル（加圧ローラ３の下面の位置レベルＬ１に表側軟鋼板２ａの厚さを加えた位置レベル）Ｌ４に一定に保持されるように制御される。この制御を可能とするには、例えば磁石ローラ６の吸引力（磁力）と加圧ローラ３の押圧力をほぼ等しく制御することが有効であり、これによれば、レーザビーム１ａの焦点位置は変化せず、溶接が安定に行われる。
【００１４】
表，裏側軟鋼板２ａ，２ｂを隙間なく重ね合わせるためには、磁石ローラ６の磁力は強い方がよいが、強すぎるとレーザビーム１ａを曲げてしまう等の弊害が生じるので、このような弊害が生じない範囲において適宜の強さに設定される。磁石ローラ６の直径、厚さあるいは磁力（吸引力）の強さは、軟鋼板２ａ，２ｂの厚さや重さ、あるいは溶接速度等によって適宜設定される。なお、上記貫通孔２２の幅寸法ｄ１は磁石ローラ６の厚さｄ２以上、つまり磁石ローラ下端が貫通孔２２内に入る幅に設定されることは勿論である。
【００１５】
次に、上述装置の動作について説明する。
いま、加圧ローラ３及び通電状態の磁石ローラ６が、被溶接物２（表，裏側軟鋼板２ａ，２ｂ）の重ね継ぎ手部２ｃに対して図１に示す状態にあるとする。
この状態においては、加圧ローラ３は被溶接物２（表側軟鋼板２ａ）の上面を下方向に押圧し、磁石ローラ６は磁力によって裏側軟鋼板２ｂを表側軟鋼板２ａ側に吸引している。
この場合、加圧ローラ３及び磁石ローラ６は、被溶接物２の溶接線２１を挟んで近接する位置にあり、したがって、表，裏側軟鋼板２ａ，２ｂは、その重ね継ぎ手部２ｃの溶接線２１位置において、互い違いの方向から挟圧され、隙間のない状態で重ね合わされることになる。
この状態で溶接動作が開始、すなわち、トーチ１がレーザビーム１ａを出射すると共に図示面に対して手前方向（図２中、矢印ト方向）に溶接線２１上を移動すると、表，裏側軟鋼板２ａ，２ｂは相互間の隙間（隙間変動）が矯正され、低減されながら重ね合わせ溶接が行われる。
【００１６】
図示例では、磁石ローラ６は電磁石で構成され、貫通孔２２のある部分について下降して通電ＯＮ（吸引ＯＮ）、ない部分については上昇して通電ＯＦＦ（吸引ＯＦＦ）するように制御されるが、溶接条件によっては貫通孔２２の有無に拘わらず、常時、下降位置で通電ＯＮ状態としてもよい。
表側軟鋼板２ａの溶接しろが小さく、この表側軟鋼板２ａ側の溶接線２１が表側軟鋼板端縁に接近しているような場合には貫通孔２２を省略してもよいが、このような場合には、磁石ローラ６を常時、下降位置で通電ＯＮ状態にしてもよい。常時、通電ＯＮ状態にされるような環境においては、磁石ローラ６に永久磁石で形成されたローラを用いてもよい。
なお図２において、溶接線２１を挟む二点鎖線で囲んだ部分は、溶接後にビードが形成される部分である。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明では、磁性体からなる被溶接部材が重ね合わされた被溶接物にレーザビームを照射しつつ被溶接物／レーザビームを溶接線方向に移動させ、かつ被溶接物の溶接線近傍をレーザビーム照射側から押圧しつつ被溶接物を重ね合わせ溶接する場合に、被溶接物の溶接線を挟んで上記押圧をする側とは反対側の溶接線近傍で、レーザビーム照射側とは反対側に位置する被溶接部材を、レーザビーム照射側から磁力によって同レーザビーム照射側の被溶接部材側に吸引するようにした。
これによれば、被溶接物の片側のみからの溶接が可能であるという利点を保持しつつ、重ね合わされた複数の被溶接部材間の隙間の発生、特にこれら被溶接部材間の溶接方向に沿う隙間変動を低減でき、溶接不良の発生を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザ溶接方法が適用された装置の一実施形態の説明図である。
【図２】図１中の被溶接物部分を縮小して示す平面図である。
【符号の説明】
１　レーザ溶接用のトーチ
１ａ　レーザビーム
２　被溶接物
２ａ，２ｂ　軟鋼板（表，裏側軟鋼板）
３　加圧ローラ
６　磁石ローラ
２１　溶接線
２２　貫通孔
【図１】
2004066268.tif 000003
【図２】
2004066268.tif 000004