(57)【要約】【課題】溶接部が露出していない面において溶接歪が目立ちにくいレーザ溶接方法を提供する。【解決手段】  レーザ溶接方法は、重ね合わされた複数の被溶接部材３，５に対してレーザビームＬを相対的に走査しながら、スポット溶接部７を複数形成することによって接合する。この際、非貫通な複数のスポット溶接部７がランダムに配置されるようにレーザビームを照射する。この方法では、非貫通なスポット溶接部７が複数形成され、その非貫通なスポット溶接部７がランダムに配置されているので、溶接部７が露出していない面において、溶接歪が例えば規則的に現れる場合よりも溶接歪が認識されにくく、結果として、目立ちにくい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わされた複数の被溶接部材に対してレーザビームを相対的に走査しながら、前記被溶接部材にスポット溶接部を複数形成することによって前記被溶接部材同士を接合するレーザ溶接方法において、
非貫通な複数の前記スポット溶接部がランダムに配置されるように前記レーザビームを照射することを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記レーザビームの走査速度を一定にした状態で、前記レーザビームの照射タイミングをランダムに変化させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記レーザビームの照射タイミングを一定にした状態で、前記レーザビームの走査速度をランダムに変化させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
前記レーザビームの照射タイミングを一定にした状態で、前記レーザビームの光軸を直線的に一定の速度で移動させながら、前記レーザビームの前記光軸周りに前記レーザビームの集光位置を回転移動させながら前記集光位置の回転移動速度をランダムに変化させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね合わされた複数の被溶接部材をレーザビームを利用して溶接するレーザ溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接は、レーザビームを集光して溶接箇所に照射するため、いわば高エネルギー密度の熱源によって溶接することになる。そのため、高速で溶接幅の狭い溶接が可能となっており、２枚の金属板の接合などに利用されている。このようなレーザ溶接を利用して重ね合わされた２枚の部材を接合する方法として、例えば、レーザビームを所定の方向に連続的に走査しながら溶接する連続溶接や、特許文献１，２に記載されているようにスポット溶接部を所定の間隔で規則的に多数形成する方法がある。
【特許文献１】特開２００１−６２５７５号公報
【特許文献２】特開２０００―２８９１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、２枚の部材が接合されてなる接合体を例えば特許文献１，２に記載されているように、車両、小型船舶、航空機及び建造物等に利用する場合、レーザビームが照射される面を内面としたとき、レーザ溶接は、外面に溶接痕が残らないように実施される。
しかしながら、レーザビームが照射された部分では部材が溶融するため熱歪等が発生し、結果として、外面には溶接歪が現れる。そして、前述した連続溶接の場合やスポット溶接部を規則的に実施する場合には、溶接歪が目立ち易いという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、溶接部が露出していない面において溶接歪が目立ちにくいレーザ溶接方法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】
【０００５】
本発明に係るレーザ溶接方法は、重ね合わされた複数の被溶接部材に対してレーザビームを相対的に走査しながら、被溶接部材にスポット溶接部を複数形成することによって被溶接部材同士を接合するレーザ溶接方法において、非貫通な複数のスポット溶接部がランダムに配置されるようにレーザビームを照射することを特徴とする。
【０００６】
本発明者らは、連続溶接の場合や多点のスポット溶接部を規則的に実施する場合に現れる溶接歪は、例えば、筋状に形成されたり、一定の間隔で形成される等の規則性を有しており、その規則性のために、溶接歪がより認識されやすいことを着目して本発明に至った。
【０００７】
すなわち、上記本発明に係るレーザ溶接方法では、非貫通なスポット溶接部がランダムに配置されるようにレーザビームが被溶接部材に照射されていることから、スポット溶接部が露出していない面に現れる溶接歪もランダムに配置されることになる。このようにランダムに配置された溶接歪は、規則的に配置されている場合よりも認識されにくく、結果として、溶接歪は、目立ちにくい。また、スポット溶接部がランダムに配置されていることから歪エネルギーが分散される。その結果として、被溶接部材同士が接合されてなる接合体の強度の向上が図られている。
【０００８】
また、本発明に係るレーザ溶接方法では、レーザビームの走査速度を一定にした状態で、レーザビームの照射タイミングをランダムに変化させることが好ましい。レーザビームが一定の走査速度で走査されているので、上記のように照射タイミングをランダムに変化させることで、被溶接部材におけるレーザビームの照射箇所がランダムになり、結果として、複数のスポット溶接部がランダムに形成される。
【０００９】
更に、本発明に係るレーザ溶接方法では、レーザビームの照射タイミングを一定にした状態で、レーザビームの走査速度をランダムに変化させることが好適である。この場合も、レーザビームを一定の照射タイミングで照射しながら、レーザビームの走査速度をランダムに変化させているので、被溶接部材におけるレーザビームの照射箇所がランダムになり、結果として、複数のスポット溶接部がランダムに形成される。
【００１０】
また、本発明に係るレーザ溶接方法では、レーザビームの照射タイミングを一定にした状態で、レーザビームの光軸を直線的に一定の速度で移動させながら、レーザビームの光軸周りにレーザビームの集光位置を回転移動させながら集光位置の回転移動速度をランダムに変化させることが好ましい。
【００１１】
この場合には、レーザビームの照射タイミングが一定の状態で、レーザビームの光軸が一定の速度で直線的に移動するとき、レーザビームの集光位置が光軸周りを更に回転移動する。このとき、集光位置の光軸周りの回転移動速度がランダムに変化するので、被溶接部材におけるレーザビームの照射箇所がランダムになり、結果として、複数のスポット溶接部がランダムに形成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のレーザ溶接方法によれば、溶接部が露出していない面において溶接歪が目立ちにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態について説明する。
【００１４】
本実施形態のレーザ溶接方法は、図１に示すように、例えば、車両や建造物等の側壁等に好適に利用可能な接合体１を形成するために利用される。接合体１は、重ね合わされた２枚の金属板（被溶接部材）３，５にレーザビームを照射して非貫通のスポット溶接部７を複数形成して接合したものである。金属板３，５としては、ＪＩＳ規格で定められているステンレス鋼板ＳＵＳ３０４が例示される。
【００１５】
図１に示すように、複数のスポット溶接部７は、金属板３，５の重なり領域（図１中、横幅ｗ１及び縦幅ｌ１である領域）内において不規則（ランダム）に配置されている。また、図２に示すように、各スポット溶接部７の先端７ａは、金属板５の内部に留まっているため、スポット溶接部７は、金属板３の表面３ａ上に露出する一方、金属板５の裏面５ａには露出していない。
【００１６】
金属板５の裏面５ａには、図３に示すように、スポット溶接部７の熱歪等に起因する溶接歪９が現れるが、複数のスポット溶接部７がランダムに配置されているため、溶接歪９もスポット溶接部７に対応してランダムに配置されている。
【００１７】
上記接合体１は、図４に示すレーザ溶接装置１１を利用して形成される。図４に示したレーザ溶接装置１１の構成について説明する。
【００１８】
レーザ溶接装置１１は、金属板３，５を載置するための支持台１３を有している。２枚の金属板３，５は、金属板５の表面５ｂに金属板３の一部が当接するように配置されて支持台１３上に設けられている。以下の説明では、２枚の金属板３，５の重なり方向をＺ軸方向とし、図４において金属板３，５の配列方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。
【００１９】
レーザ溶接装置１１は、金属板３，５に照射するためのレーザビームＬを出力するレーザ光源１５を有する。レーザ光源１５は、パルス光源であり、パルス発振のＮｄ：ＹＡＧレーザ光源が例示される。レーザ光源１５は、光ファイバ１７によってレーザヘッド１９と接続されている。これにより、レーザ光源１５から出力されたレーザビームＬは光ファイバ１７を通してレーザヘッド１９に入力される。
【００２０】
レーザヘッド１９は、光ファイバ１７から入力されたレーザビームＬを集光して金属板３，５に照射する。レーザヘッド１９は、光ファイバ１７の出力端１７ａから出力されたレーザビームＬを平行光にするレンズ２１と、レンズ２１を通って平行光にされたレーザビームＬを金属板３の表面３ａ上に集光するレンズ２３とを有している。各レンズ２１，２３は、レンズ２１，２３の各光軸がＺ軸方向に延びておりレンズ２１，２３の各光軸がほぼ一致するようにホルダ２５，２７によって保持されている。本実施形態では、レンズ２１（又はレンズ２３）の光軸ＣをレーザビームＬの光軸Ｃとする。なお、レンズ２１（又はレンズ２３）の光軸Ｃは、レーザヘッド１９の光軸でもある。
【００２１】
レーザヘッド１９では、光軸Ｃ上であってレンズ２１とレンズ２３との間には、ウェッジ基板２９がホルダ３１に保持されて配置されている。ホルダ３１には、ウェッジ基板２９を光軸Ｃを中心として回転させるための回転駆動部３３が取り付けられている。回転駆動部３３は、例えば、ホルダ３１の側面に接触するように配置されたベルト（不図示）と、モータ（不図示）とを有しており、モータの回転によってベルトを回転させることで、ベルトと接触しているホルダ３１を回転させる。なお、回転駆動部３３は、ウェッジ基板２９を回転できれば特に限定されない。
【００２２】
ウェッジ基板２９は、入射されるレーザビームＬを光軸Ｃに対して所定の角度だけ傾けて出力するので、回転駆動部３３によってウェッジ基板２９が回転することにより、レーザビームＬのレンズ２３への入射位置が変わることになる。その結果として、レーザヘッド１９から出力されるレーザビームＬの集光位置（照射位置）が光軸Ｃを中心として回転移動する。
【００２３】
また、レーザヘッド１９は、アーム部３６を介してマニピュレータ３５に接続されている。マニピュレータ３５は、レーザヘッド１９を金属板３からＺ軸方向に一定距離離して配置すると共に、アーム部３６を駆動してレーザヘッド１９をＹ軸方向に移動させる。これにより、レーザビームＬがＹ軸方向に走査される。更に、レーザヘッド１９には、レーザビームＬによって金属板３，５をスポット溶接する際に、レーザビームＬの照射位置近傍にアシストガスを供給するガス供給ノズル３７が取り付けられている。ガス供給ノズル３７は、レーザヘッド１９に取り付けられているので、レーザヘッド１９と一緒に移動する。
【００２４】
更に、レーザ溶接装置１１は、上記レーザ光源１５、マニピュレータ３５及びレーザヘッド１９を制御するために、レーザ発振制御部３９Ａ及び照射位置制御部３９Ｂを有する制御部３９を備えている。レーザ発振制御部３９Ａは、レーザ光源１５から出力されるレーザビームＬの強度、パルス発振間隔及びパルス幅等を制御する。また、照射位置制御部３９Ｂは、マニピュレータ３５を制御してレーザヘッド１９をＹ軸方向に移動させながら、回転駆動部３３を制御してウェッジ基板２９を回転させることで、レーザビームＬの照射位置を移動させる。また、制御部３９は、ガス供給ノズル３７を制御して、レーザビーム照射時、照射位置近傍にアシストガスを噴射せしめる機能を有していてもよい。
【００２５】
次に、レーザ溶接装置１１を利用した本発明に係るレーザ溶接方法の一実施形態について説明する。
【００２６】
制御部３９が有するレーザ発振制御部３９Ａによってレーザ光源１５を制御して、レーザ光源１５から一定のパルス発振間隔で所定のパルス幅を有するレーザビームＬを出力する。レーザビームＬの強度は、スポット溶接部７が金属板３，５を貫通しないように調整しておく。レーザビームＬは、光ファイバ１７を通してレーザヘッド１９に入力された後、レーザヘッド１９によって集光されて金属板３に照射される。前述したように、レーザ光源１５から一定のパルス発振間隔でレーザビームＬが出力されるので、レーザヘッド１９から一定の照射タイミングでレーザビームＬが金属板３に照射されることになる。レーザビームＬが金属板３に照射されるときには、ガス供給ノズル３７からアシストガスを金属板３に噴射しておく。
【００２７】
そして、金属板３，５にレーザビームＬを照射してレーザ溶接を実施するときには、照射位置制御部３９Ｂは、マニピュレータ３５を制御しアーム部３６を駆動して、レーザヘッド１９を、図５の白抜き矢印Ａで示すようにＹ軸方向に直線的に一定速度で移動させる。これにより、レーザビームＬの光軸Ｃが直線状の走査ラインＢ１に沿ってＹ軸方向に一定速度で移動する。この際、照射位置制御部３９Ｂは、回転駆動部３３を駆動して回転速度を時間的にランダムに変化させながらウェッジ基板２９を回転させる。これにより、集光位置は、回転移動速度が時間的にランダムに変化しながら光軸Ｃの周りを回転移動する。なお、ウェッジ基板２９の回転速度を時間的にランダムに変化させることは、例えば、照射位置制御部３９Ｂが、乱数を発生させてその乱数に応じて回転速度を決定する、乱数制御によって実現できる。
【００２８】
このように、レーザビームＬの光軸Ｃが走査ラインＢ１に沿ってＹ軸方向に移動しながら、ウェッジ基板２９が光軸Ｃを中心として回転しているため、レーザビームＬの集光位置は、走査ラインＢ１に沿って移動する光軸Ｃの周りを更に回転移動することになる。その結果として、レーザビームＬの集光位置の移動の軌跡は、図５に示した螺旋状の曲線Ｂ２を描くことになる。なお、図５に示した曲線Ｂ２は、仮にレーザビームＬが連続的に出力されるものとして集光位置の移動の軌跡を説明のために模式的に表したものである。
【００２９】
そして、本実施形態のレーザ溶接方法では、回転駆動部３３によるウェッジ基板２９の回転速度を時間的にランダムに変化させていることから、図５に示した曲線Ｂ２上のランダムな位置にレーザビームＬがそれぞれ照射されてスポット溶接部７が形成される。その結果として、金属板３，５が接合されてなる接合体１では、複数のスポット溶接部７は、図１に示したように、金属板３，５の重なり領域において二次元的に不規則（ランダム）に配置される。
【００３０】
上記レーザ溶接方法では、レーザビームＬの強度は、スポット溶接部７が金属板３，５を貫通しないように調整されているので、図２に示したように、スポット溶接部７は、金属板５の裏面５ａには露出しない。また、複数のスポット溶接部７が表面３ａ上において不規則に配置されているため、図３に示したように、溶接歪９の配置もランダムな配置になる。ランダムに配置されたものは、規則的に配置されたものに比べて、人から認識されにくいため、結果として、裏面５ａ側からみたときに溶接歪９が目立ちにくい。すなわち、裏面５ａ側から接合体１を見たときの接合体１の外観がより優れたものとなる。従って、金属板３，５を上記レーザ溶接方法によって接合されてなる接合体１を、車両や建造物等の側壁等に好適に利用できる。
【００３１】
また、上記のように不規則にレーザビームＬを照射しても、接合強度はスポット溶接部７の数に依存するため、スポット溶接部７の個数を確保することで、十分な接合強度を実現可能である。更に、レーザヘッド１９をＹ軸方向に直線的に走査しながらウェッジ基板２９を回転させているため、Ｙ軸方向にレーザヘッド１９を一回移動させることによって、二次元的にスポット溶接を実施することができる。そのため、接合体１の製造に要する時間を短くすることが可能である。また、スポット溶接部７を二次元的に形成するため、金属板３，５をより確実に接合できる。
【００３２】
また、スポット溶接部７が不規則に配置されているため、接合体１における歪エネルギーの分散が高まっている。その結果として、金属板３，５からなる接合体１の強度の向上が図られている。
【００３３】
以上、本発明に係るレーザ溶接方法の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、レーザヘッド１９の走査速度及びレーザビームＬの照射タイミングを一定にした状態で、レーザビームＬの集光位置を光軸Ｃ周りに回転移動させ、その回転移動速度を不規則に変えることで、スポット溶接部７をランダムに配置しているが、これに限定されない。
【００３４】
例えば、レーザビームＬを一定の走査速度で走査した状態で、レーザビームＬの集光位置を光軸Ｃ周りに一定の回転移動速度で回転移動させながら、レーザヘッド１９から金属板３へのレーザビームＬの照射タイミングをランダムに変化させても、スポット溶接部７をランダムな配置にすることができる。これは、例えば、レーザ発振制御部３９Ａによってレーザ光源１５を制御することで、レーザビームＬのパルス発振間隔Ｔを、図６に示すように、時間的にランダムに変化させることで実現できる。パルス発振間隔Ｔをランダムに変化させる範囲は、発振周波数が数Ｈｚ〜数１００Ｈｚで変化する範囲内であることが好ましい。パルス発振間隔Ｔをランダムに変化させる方法としては、例えば、レーザ発振制御部３９Ａにおいて乱数を発生させ、生成された乱数に基づいてパルス発振間隔を決定することが考えられる。また、レーザヘッド１９におけるレーザビームＬの光路上にシャッタを設けておき、制御部３９によってシャッタの開閉をランダムに制御することでも実現可能である。
【００３５】
更に、レーザビームＬの集光位置を光軸Ｃ周りに一定の回転移動速度で回転移動させ、また、レーザビームＬを一定の照射タイミングで金属板３，５に照射しながら、レーザヘッド１９の走査速度をランダムに変化させることによっても、スポット溶接部７をランダムに形成することも可能である。走査速度をランダムに変化させる方法としては、例えば、照射位置制御部３９Ｂにおいて乱数を発生させ、発生された乱数に基づいて走査速度を決定することが考えられる。このように走査速度をランダムに変える場合、例えば、走査ラインＢ１に沿って不規則な間隔でスポット溶接部７が形成されることになる。
【００３６】
更に、以上の説明では、（１）光軸Ｃ周りに回転移動するレーザビームＬの集光位置の回転移動速度をランダムに変化させること、（２）レーザビームＬの照射タイミングをランダムに変化させること、（３）レーザビームＬの走査速度をランダムに変化させることを、それぞれ別々に実施するものとしたが、これに限定されない。スポット溶接部７がランダムに配置するために、上記（１）〜（３）の少なくとも一つが実施されていればよいので、（１）〜（３）の少なくとも２つを組み合わせてスポット溶接部７をランダムに形成することも可能である。
【００３７】
具体的には、例えば、レーザビームＬの集光位置の光軸Ｃ周りの回転移動速度をランダムに変化させながら、レーザビームＬの走査速度及びレーザビームＬの照射タイミングの少なくとも一方をランダムに変化させることも可能である。また、レーザビームＬの集光位置の光軸Ｃ周りの回転移動速度を一定にした状態で、レーザビームＬの走査速度及びレーザビームＬの照射タイミングをランダムに変化させることもできる。更に、照射タイミングを一定にした状態で、レーザビームＬの集光位置の光軸Ｃ周りの回転移動速度及びレーザビームＬの走査速度をランダムに変化させてもよい。
【００３８】
更にまた、レーザビームＬの集光位置の光軸Ｃ周りの回転移動速度を一定にした状態で、レーザビームＬを一定の照射タイミングで金属板３，５に照射しながら、レーザヘッド１９をＸＹ平面に略平行な面内で二次元的にランダムに移動させることで、スポット溶接部７をランダムに形成することも可能である。これは、照射位置制御部３９Ｂによって、例えば、乱数を生成しその乱数を利用してマニピュレータ３５を制御することで実現できる。この場合も、レーザビームＬの集光位置の光軸Ｃ周りの回転移動速度をランダムに変化させること及び照射タイミングをランダムに変化させることの少なくとも一つと更に組み合わせることも可能である。
【００３９】
また、被溶接部材３，５に対して相対的にレーザビームＬを走査することは、レーザヘッド１９に対して被溶接部材３，５を相対的に移動させることによっても可能である。これは、例えば、支持台１３をＸＹ平面内で一次元的に又は二次元的に移動可能なものとして、制御部３９によって支持台１３を制御することによって実現できる。
【００４０】
更に、上記実施形態の説明では、レーザビームＬを、レーザビームＬの光軸Ｃが直線的に一方向（例えば、Ｙ軸方向）に移動するように走査しているが、例えば、光軸Ｃ自体の移動の軌跡が図５に示した曲線Ｂ２のような螺旋状の曲線であるように、レーザビームＬを走査する（すなわち、レーザヘッド１９又は被溶接部材３，５を移動させる）ことも可能である。また、光軸Ｃの移動が、例えばＺ状の移動を繰り返すように、レーザビームＬを走査してもよい。
【００４１】
また、レーザビームＬの集光位置を光軸Ｃ周りに回転させるために、ウェッジ基板２９を利用するとしたが、レーザビームＬの進行方向を光軸Ｃに対して傾けて出力できるものであれば特に限定されず、プリズム等も利用できる。また、前述したように、レーザビームＬの集光位置の光軸Ｃ周りの回転移動速度を一定にした状態で、レーザビームＬの走査速度や照射タイミングの少なくとも一方をランダムに変化させる場合には、ウェッジ基板２９やプリズム等のレーザビームＬの光路を変更する手段を利用しなくてもよい。
【００４２】
更にまた、本発明に係るレーザ溶接方法は、図７に示したレーザ溶接装置４１を利用しても実施することができる。レーザ溶接装置４１の構成は、レーザヘッド１９が、レンズ２１から出力される平行光を所定の方向（例えば、Ｘ軸方向）に反射させるミラー４３と、ミラー４３で反射した平行光を反射させてレンズ２３に入射させるガルバノミラー４５とを有する点、及び、照射位置制御部３９Ｂがガルバノミラー４５を制御することによってレンズ２３へのレーザビームＬの入射位置を変更する点で、レーザ溶接装置１１の構成と相違する。
【００４３】
このレーザ溶接装置４１の構成では、レンズ２１から出力された平行光は、ミラー４３及びガルバノミラー４５によって反射された後に、レンズ２３に入射する。この場合、ガルバノミラー４５によるレーザビームＬの反射方向を変えることで、レンズ２３への入射位置が変わる。そのため、ガルバノミラー４５のレーザビームＬに対する傾斜角度を照射位置制御部３９Ｂを利用してランダムに変化させることで、レーザ溶接装置１１の場合と同様に、スポット溶接部７がランダムに配置されることになる。
【００４４】
この場合も、ガルバノミラー４５のレーザビームＬに対する傾斜角度のみをランダムに変化させてもよいし、傾斜角度をランダムに変化させることと、レーザビームＬの照射タイミングをランダムに変化させること及びレーザビームＬの走査速度をランダムに変化させることの何れか一方とを組み合わせて実施することも可能である。また、ガルバノミラー４５のレーザビームＬに対する傾斜角度を固定しておいて、レーザビームＬの照射タイミングをランダムに変化させること及びレーザビームＬの走査速度をランダムに変化させることの少なくとも一方を実施することも可能である。なお、ガルバノミラー４５は一枚に限らず、複数枚のガルバノミラー４５を利用して、レーザビームＬを金属板３のランダムな位置に照射することも可能である。
【００４５】
また、被溶接部材３，５は金属板に限定されない。例えば、材質がポリプロピレン系等の樹脂材料のものであってもよい。また、被溶接部材３，５は平板状のものに限定されず、波板とすることも可能である。更に、被溶接部材３，５は板状のものに限らず、ブロック状のものでもよい。また、レーザ溶接方法で接合する被溶接部材３，５の個数は、２個に限らず３個以上であってもよい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を参照して本発明に係るレーザ溶接方法についてより具体的に説明する。
【００４７】
実施例では、図４に示したレーザ溶接装置１１を利用してレーザ溶接方法を実施した。レーザ光源１５として、パルス発振のＮｄ：ＹＡＧレーザ光源を利用した。レーザ光源１５から出力されるレーザビームＬの発振エネルギーは、１パルス当たり１２．５Ｊとし、パルス幅は７．５ｓｅｃとした。また、パルス発振間隔は一定とし、０．０１ｓｅｃとした。上板である金属板（被溶接部材）３は、ＪＩＳ規格に示されるステンレス鋼板ＳＵＳ３０４とし、金属板３の板厚は０．４ｍｍであった。また、下板としての金属板（被溶接部材）５は、金属板３と同じ材質で板厚さは１．２ｍｍであった。
【００４８】
上記条件で、金属板３，５にレーザビームＬをレーザヘッド１９で集光して照射した。このレーザビーム照射により形成されたスポット溶接部７の断面を観察すると、先端７ａは金属板５の表面５ｂから約０．４ｍｍのところに位置しており、上記レーザ発振条件で、金属板５の裏面５ａにはスポット溶接部７が露出しないことが確認できた。
【００４９】
そこで、上記レーザ発振条件で、金属板３，５にレーザビームＬを照射しながら、レーザヘッド１９を一定の走査速度で直線的に移動させた。この際、レーザ光源１５から一定のパルス発振間隔でレーザビームＬを出力させながら、ウェッジ基板２９を時間的に不規則な回転速度で回転させた。これにより、横幅ｗ１が１０ｍｍ、縦幅ｌ１が１００ｍｍである面に１６０点のスポット溶接部７をランダムに形成した。次に、得られた２つの金属板３，５からなる接合体１の引張せん断試験を実施した。引張せん断試験において、接合体１は、約１９００ｋｇで破断した。
【００５０】
比較例では、ウェッジ基板を設けずに、図９に示すように、横幅ｗ１が１０ｍｍ、縦幅ｌ１が１００ｍｍである面に、Ｘ軸方向のピッチｗ２を約３．３ｍｍ、Ｙ軸方向のピッチｌ２を２．６ｍｍとして、１６０点のスポット溶接部７を規則的に形成した点以外は、実施例と同様の条件で２枚の金属板３，５を接合した。このようにして形成された接合体についても、実施例と同様にして引張せん断試験した。引張せん断試験において、比較例の接合体は、約１９００ｋｇで破断した。
【００５１】
実施例と比較例で形成された接合体を構成する金属板５の裏面５ａをそれぞれ観察すると、スポット溶接部７が離散的且つ不規則に配置されている実施例の方が、スポット溶接部７が離散的且つ規則的に配置された比較例の場合に比べて、溶接歪が目立たない。また、外観を評価するために、ステンレス鋼板ＳＵＳ３０４である金属板５の表面仕上げとして、ヘアライン、ダル、鏡面、ＢＧの何れを実施した場合も、実施例の方が、溶接歪が目立たず外観が優れている。更に、引張せん断試験の結果から、１６０点のスポット溶接部７をランダムに形成しても、１６０点のスポット溶接部７を規則的に形成した場合とほぼ同様の接合強度を実現できていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るレーザ溶接方法の一実施形態によって形成される接合体の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した接合体をスポット溶接部が露出していない側から見た場合の接合体の斜視図である。
【図４】本発明に係るレーザ溶接方法の一実施形態を実施するためのレーザ溶接装置の一例の構成図である。
【図５】本発明に係るレーザ溶接方法の一実施形態を示す工程図である。
【図６】レーザビームのパルス発振間隔の一例を示す図である。
【図７】本発明に係るレーザ溶接方法の一実施形態を実施するためのレーザ溶接装置の他の例の構成を概略的に示す構成図である。
【図８】比較例により形成される接合体の斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…接合体、３，５…金属板（被溶接部材）、７…スポット溶接部、９…溶接歪、１１…レーザ溶接装置、１９…レーザヘッド、２９…ウェッジ基板、３１…ホルダ、３３…回転駆動部、３５…マニピュレータ、３９…制御部、３９Ａ…レーザ発振制御部、３９Ｂ…照射位置制御部、４１…レーザ溶接装置、４３…ミラー、４５…ガルバノミラー、Ｃ…レーザビームの光軸、Ｌ…レーザビーム、Ｔ…パルス発振間隔（照射タイミング）。
【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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