(57)【要約】【課題】レーザー溶接を行う際に、板材間に隙間が無い場合であっても、隙間が広すぎる場合であっても、特別な治具や装置を不要にして設備費を低減するとともに、工程数の増加も回避し、健全なレーザー溶接を低コストで行えるようにする。【解決手段】第１亜鉛めっき鋼板１１及び第２亜鉛めっき鋼板１２を重ね合わせて保持する準備工程と、第１亜鉛めっき鋼板１１に、該第１亜鉛めっき鋼板１１を第２亜鉛めっき鋼板１２側へ向けて屈曲させるための屈曲用レーザー光を照射して、両板材１１，１２間に隙間が無い場合には隙間を生じさせ、一方、両板材１１，１２間の隙間が広すぎる場合には第１亜鉛めっき鋼板１１の屈曲部分を第２亜鉛めっき鋼板１２に接近させて隙間を調整する隙間調整工程と、溶接用レーザー光を照射して両板材１１，１２を溶接する溶接工程とを備えている。【選択図】図３
2012035303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方がめっきされた第１金属製板材と第２金属製板材とを重ね合わせた状態で、該第１金属製板材側からレーザー光を照射して両金属製板材を溶接するレーザー溶接方法において、
上記第１金属製板材及び上記第２金属製板材を重ね合わせて保持する準備工程と、
上記準備工程の後、上記第１金属製板材に、該第１金属製板材を上記第２金属製板材側へ向けて屈曲させるための屈曲用レーザー光を照射して、両金属製板材間に隙間が無い場合には上記第１金属製板材の屈曲変形によって上記第２金属製板材を押して両金属製板材間に隙間を生じさせ、一方、両金属製板材間の隙間が広すぎる場合には上記第１金属製板材の屈曲部分を上記第２金属製板材に接近させて両金属製板材間の隙間を調整する隙間調整工程と、
上記隙間調整工程の後、上記第１金属製板材と上記第２金属製板材とを溶接する溶接用レーザー光を照射して両金属製板材を溶接する溶接工程とを備えていることを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
隙間調整工程では、第１金属製板材の複数箇所に屈曲用レーザー光を照射することを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射範囲は、溶接工程における溶接用レーザー光の照射範囲よりも狭いことを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
隙間調整工程において屈曲用レーザー光の強さは、第１金属製板材を溶融しないように設定されていることを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
溶接工程における溶接用レーザー光の照射部位は、隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射部位からずれていることを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製板材を重ね合わせた状態でレーザー溶接するレーザー溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、自動車の製造現場においては、鋼板同士を溶接する場合にスポット溶接法が広く用いられている。スポット溶接法では、一対の棒状電極で２枚の鋼板を挟んで溶接するので、断続的な溶接しか行えず、強度面で満足できない場合や、シール性を得たい部分に適用できないという制約があった。
【０００３】
そこで、近年、レーザー溶接法が特に自動車業界を中心に注目されている。その要因は、ガルバノミラーを動かしてレーザー光を高速に走査できるリモートレーザー溶接装置が出現したことによる。
【０００４】
自動車を構成する鋼板としては、防錆処理としての亜鉛めっきが施された亜鉛めっき鋼板や、防錆処理の必要ない部分に用いられる冷間圧延鋼板等、様々な鋼板がある。これら鋼板の中で、亜鉛めっき鋼板同士の溶接時、及び、亜鉛めっき鋼板と冷間圧延鋼板との溶接時には次に述べるような問題が発生するおそれがあることが知られている。
【０００５】
すなわち、鋼板を重ね合わせた際に、両者の間に隙間が無く密着した部分ができることがある。この密着した部分にレーザー光を照射すると、亜鉛めっきが蒸発し、その蒸気によって鋼板にピットやブローホールが発生し、溶接不良の原因となる。また、２枚の鋼板を重ね合わせた際に、両者間の隙間が約０．３ｍｍ以上になると、今度はレーザー光を照射する側に位置する鋼板が溶け落ち、このことが溶接不良の原因となる。
【０００６】
これらの溶接不良を解消するための一般的な手法は、２枚の鋼板間の隙間を約０．１ｍｍに設定することである。しかしながら、実際の製造現場では、鋼板に製造公差の範囲内で誤差が生じており、また、溶接治具で鋼板を固定した際にも誤差が生じることがある。従って、２枚の鋼板間の隙間を上記適正範囲に保つのは困難であり、部位によって隙間が無かったり、広すぎたりする。
【０００７】
このことに対し、例えば、特許文献１〜３に開示されているように様々な試みがなされている。
【０００８】
特許文献１、２に開示されている方法は、２枚の鋼板の間に隙間が無い場合のレーザー溶接方法である。特許文献１の方法では、まず、重ね合わせた状態の鋼板に対し、１回目のレーザー光照射を行い、照射側に位置する鋼板を溶融させる。これによってレーザー光照射側の鋼板の裏側に凸部を形成する。凸部の形成により、２枚の鋼板の間に隙間が形成される。そして、２回目のレーザー光照射で両鋼板を溶接するようにしている。
【０００９】
特許文献２の方法では、２枚の鋼板を重ね合わせる前に、一方の鋼板のみ治具で保持し、この鋼板にレーザー光を照射することによって当該鋼板を変形させる。その後、２枚の鋼板を重ね合わせると、上記一方の鋼板の変形によって両鋼板の間に隙間が形成される。その後、２回目のレーザー光照射で両鋼板を溶接するようにしている。
【００１０】
特許文献３に開示されている方法は、２枚の鋼板の間に隙間が無い場合と、隙間が広すぎる場合との両方に対応できるレーザー溶接方法である。鋼板を重ね合わせて１回目のレーザー光を照射するのであるが、隙間が無い場合には、裏側に位置する鋼板を貫通しない範囲で溶融させ、その後、２回目のレーザー光照射によって裏側に位置する鋼板を貫通して溶接を行う。一方、隙間が広すぎる場合には、照射側に位置する鋼板を溶融させて凹ませることによって２枚の鋼板間の隙間を狭めておき、２回目のレーザー光照射によって裏側に位置する鋼板を貫通して溶接を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１７８１７８号公報
【特許文献２】特開２００５−１４４５０４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１のレーザー溶接方法では、２枚の鋼板の隙間が広すぎる場合を考慮したものではないので、隙間が広すぎる場合に上述したレーザー光照射側に位置する鋼板の溶け落ちが起こるおそれがある。これを回避するために、凹部の形成前に２枚の鋼板を隙間が無いように保持する治具が必要であるが、このような治具は高価であり設備費の高騰を招く。
【００１３】
特許文献２のレーザー溶接方法も、２枚の鋼板の隙間が広すぎる場合を考慮したものではないので鋼板の溶け落ちが起こるおそれがある。また、一方の鋼板を変形させた後に、他方の鋼板に重ね合わせるようにしているので、製造装置が複雑化するとともに、工程数が増え、ひいてはコスト高を招く。さらに、変形させた鋼板を他方の鋼板に重ね合わせても両鋼板の間に適正な隙間が形成されるとは限らない。
【００１４】
特許文献３のレーザー溶接方法では、１回目のレーザー光照射で、レーザー光照射側に位置する鋼板を溶融させるので、ピットやブローホールが発生する懸念があり、この１回目のレーザー光照射で欠陥が生じた場合には、２回目のレーザー光照射でそれを補修することは困難であり、結果として溶接不良が起こる懸念がある。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー溶接を行う際に、板材間に隙間が無い場合であっても、隙間が広すぎる場合であっても、特別な治具や装置を不要にして設備費を低減するとともに、工程数の増加も回避し、健全なレーザー溶接を低コストで行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明では、溶接前に、レーザー光照射側に位置する板材にレーザー光を照射して屈曲させることによって板材間の隙間を適正範囲に調整し、その後、溶接工程を行うようにした。
【００１７】
第１の発明は、少なくとも一方がめっきされた第１金属製板材と第２金属製板材とを重ね合わせた状態で、該第１金属製板材側からレーザー光を照射して両金属製板材を溶接するレーザー溶接方法において、上記第１金属製板材及び上記第２金属製板材を重ね合わせて保持する準備工程と、上記準備工程の後、上記第１金属製板材に、該第１金属製板材を上記第２金属製板材側へ向けて屈曲させるための屈曲用レーザー光を照射して、両金属製板材間に隙間が無い場合には上記第１金属製板材の屈曲変形によって上記第２金属製板材を押して両金属製板材間に隙間を生じさせ、一方、両金属製板材間の隙間が広すぎる場合には上記第１金属製板材の屈曲部分を上記第２金属製板材に接近させて両金属製板材間の隙間を調整する隙間調整工程と、上記隙間調整工程の後、上記第１金属製板材と上記第２金属製板材とを溶接する溶接用レーザー光を照射して両金属製板材を溶接する溶接工程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
すなわち、第１金属製板材と第２金属製板材との間に隙間が無い場合には、隙間調整工程において屈曲用レーザー光の照射によって第１金属製板材が第２金属製板材側へ向けて屈曲し、このとき第１金属製板材の屈曲部分によって第２金属製板材が第１金属製板材から離れる方向に押される。これにより、第１金属製板材と第２金属製板材との間に隙間が生じる。このとき、第１金属製板材及び第２金属製板材は隙間調整工程に先立つ準備工程において重ね合わされた状態で保持されているので、板材間の隙間が広すぎるようになることはない。よって、板材間の隙間が適正範囲に調整される。そして、溶接工程で溶接用レーザー光が照射されると、板材間の隙間が適正範囲となっていることから、めっきの蒸発によるピットやブローホールの発生が抑制される。このとき用いられる治具は、単に第１金属製板材と第２金属製板材とを重ね合わせた状態で保持しておくだけでよいので、汎用の治具を用いることが可能である。
【００１９】
一方、第１金属製板材と第２金属製板材との間の隙間が広すぎる場合には、隙間調整工程において屈曲用レーザー光の照射によって第１金属製板材が第２金属製板材側へ向けて屈曲し、板材間の隙間が狭まる。そして、板材間の隙間が狭まることで、板材間の隙間が適正範囲となり、溶接工程において第１金属製板材の溶け落ちは生じない。
【００２０】
このように、第１金属製板材と第２金属製板材とを重ね合わせたままで隙間を調整し、その後、直ちに溶接することが可能になる。よって、特別な治具や製造装置が不要で設備費の高騰を招くことはなく、また、工程数が増えることもない。
【００２１】
尚、本発明では、第１金属製板材及び第２金属製板材の両方がめっきされた場合、一方がめっきされた場合のどちらでも適用でき、同様な作用効果が得られるものである。
【００２２】
また、実施の溶接現場では、第１及び第２金属製板材の隙間がどのくらいであるか分からない場合が多いが、この場合にも、本発明ではあれば隙間が無い場合、広すぎる場合の両方で対応可能であるため、溶接において問題とならない。
【００２３】
また、第１及び第２金属製板材の隙間が無いと予め分かっている場合、及び隙間が広すぎると予め分かっている場合の両方に対応可能である。隙間が広すぎる場合には、第１及び第２金属製板材の両方にめっきされていない場合にも、本発明にかかる方法を用いて溶接可能である。
【００２４】
また、第１及び第２金属製鋼板の隙間の適正範囲（健全な溶接が可能となる範囲）は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ未満である。
【００２５】
第２の発明は、第１の発明において、隙間調整工程では、第１金属製板材の複数箇所に屈曲用レーザー光を照射することを特徴とするものである。
【００２６】
この構成によれば、第１金属製板材の屈曲量や屈曲させる範囲を細かく調整することが可能になる。
【００２７】
第３の発明は、第１の発明において、隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射範囲は、溶接工程における溶接用レーザー光の照射範囲よりも狭いことを特徴とするものである。
【００２８】
すなわち、例えば、屈曲用レーザー光をスポット的に照射することで、第１金属製板材は屈曲用レーザー光の照射部位だけでなく、その周辺も屈曲することになる。これにより、実際の屈曲用レーザー光の照射範囲よりも広い範囲に亘って板材間の隙間が調整されるので、消費エネルギーを低減できる。
【００２９】
第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、隙間調整工程において屈曲用レーザー光の強さは、第１金属製板材を溶融しないように設定されていることを特徴とするものである。
【００３０】
この構成によれば、第１金属製板材が隙間調整工程において溶融しないので、第１金属製板材の溶け落ちを未然に防ぐことが可能になる。
【００３１】
第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、溶接工程における溶接用レーザー光の照射部位は、隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射部位からずれていることを特徴とするものである。
【００３２】
例えば、第１金属製板材の屈曲部分の形状によっては、屈曲用レーザー光を照射した部分と第２金属製板材との間の隙間が狭すぎることが考えられる。この場合に、溶接用レーザー光の照射部位を屈曲用レーザー光の照射部位からずらすことにより、適正な隙間が形成された部分に溶接用レーザー光を照射することが可能になる。
【発明の効果】
【００３３】
第１の発明によれば、屈曲用レーザー光を照射して第１金属製板材を第２金属製板材側へ向けて屈曲させ、両金属製板材間に隙間が無い場合には第２金属製板材を押して隙間を生じさせ、一方、両金属製板材間の隙間が広すぎる場合には第１金属製板材の屈強部分を第２金属製板材に接近させて隙間を調整し、その後、溶接用レーザー光を照射するようにしている。従って、特別な治具や製造装置を不要にして設備費を低減するとともに工程数の増加を回避しながら板材間の隙間が適正範囲に調整することができ、健全なレーザー溶接を低コストで行うことができる。
【００３４】
第２の発明によれば、第１金属製板材の複数箇所に屈曲用レーザー光を照射するようにしたので、第１金属製板材の屈曲量や屈曲させる範囲を細かく調整できる。これにより、板材間の隙間を、溶接を行う部位や形状に応じて適正にすることができ、より一層健全なレーザー溶接を行うことができる。
【００３５】
第３の発明によれば、屈曲用レーザー光の照射範囲を溶接用レーザー光の照射範囲よりも狭くしたので、消費エネルギーを低減しながら、健全なレーザー溶接を行うことができる。
【００３６】
第４の発明によれば、隙間調整工程で第１金属製板材が溶融しないように屈曲用レーザー光を照射するようにしたので、第１金属製板材の溶け落ちを確実に防ぐことができ、健全なレーザー溶接を行うことができる。
【００３７】
第５の発明によれば、溶接用レーザー光の照射部位を屈曲用レーザー光の照射部位からずらしているので、適正な隙間が形成された部分に溶接用レーザー光を照射することができる。これにより、健全なレーザー溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のレーザー溶接方法に使用されるレーザー溶接装置の概略構成図である。
【図２】２枚の亜鉛めっき鋼板を互いに厚み方向に間隔をあけて治具に固定した状態を示す斜視図である。
【図３】屈曲用レーザー光を照射した状態の図２相当図である。
【図４】溶接用レーザー光を照射した状態の図２相当図である。
【図５】２枚の亜鉛めっき鋼板を密着させて治具に固定した状態を示す斜視図である。
【図６】屈曲用レーザー光を照射した状態の図５相当図である。
【図７】治具の変形例を示す図５相当図である。
【図８】屈曲用レーザー光の照射方法の変形例１にかかる図３相当図である。
【図９】屈曲用レーザー光の照射方法の変形例２にかかる図３相当図である。
【図１０】屈曲用レーザー光の照射方法の変形例３にかかる図３相当図である。
【図１１】屈曲用レーザー光の照射方法の変形例４にかかる図３相当図である。
【図１２】溶接用レーザー光の照射方法の変形例４にかかる図４相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００４０】
図１は、本発明の実施形態にかかるレーザー溶接方法に使用されるレーザー溶接装置１を示すものである。このレーザー溶接装置１は、レーザー発振器２と、加工ヘッド３と、レーザー発振器２及び加工ヘッド３を制御する制御装置４とを備えている。
【００４１】
レーザー発振器２は、制御装置４から出力された指示信号に基づいてレーザー光を出力するように構成されている。レーザー発振器２から出力されたレーザー光は伝送用のファイバー（図示せず）により加工ヘッド３に伝送される。
【００４２】
加工ヘッド３はカルバノミラーや集光レンズ（共に図示せず）等を内蔵しており、制御装置４から出力された指示信号に基づいて焦点を調整するとともに、レーザー光を設定速度で、かつ、設定された方向に走査するように構成されている。
【００４３】
上記レーザー溶接装置１を用いてレーザー溶接される金属製板材は、略矩形状に形成された第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２である。第１亜鉛めっき鋼板１１の板厚は、１．０ｍｍであり、亜鉛の目付量は５５ｇ／ｍ２である。また、第２亜鉛めっき鋼板１２は、第１亜鉛めっき鋼板１１と同じものである。
【００４４】
尚、上記した第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２の形状や板厚、亜鉛の目付量は、一例であり、本発明の適用範囲を限定するものではない。
【００４５】
上記第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２をレーザー溶接する際には、図２に示す治具２０に固定する。治具２０は、金属製のブロック２１と、留め具２３，２３，…とを備えている。ブロック２１には、上方に開放する凹部２１ａが形成されている。亜鉛めっき鋼板１１，１２は、溶接部分が凹部２１ａに対応するように配置されて固定される。
【００４６】
各留め具２３は、具体的にはボルトであり、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２の隅部を貫通してブロック２１にねじ込まれる。これによって第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２がブロック２１に固定される。
【００４７】
尚、治具２０は、本実施形態の説明のために、便宜上、上記のように構成しただけであり、実際の溶接現場では、亜鉛めっき鋼板１１、１２が動かないように固定できればよいので、汎用の治具を用いることができる。
【００４８】
次に、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２の溶接要領について説明する。
【００４９】
まず、準備工程を行う。これは、実際の溶接現場において第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２を動かないように固定する工程のことである。本実施形態では、治具２０を用いて行う。すなわち、図２に示すように、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１、１２を、第１亜鉛めっき鋼板１１が上となるように、ブロック２１の上面に配置した後、両亜鉛めっき鋼板１１、１２の４つの隅部を留め具２３，２３，…でブロック２１に締結する。
【００５０】
図２では、第１亜鉛めっき鋼板１１と第２亜鉛めっき鋼板１２との間にテープ（図示せず）を挟んで約０．５ｍｍの初期隙間Ｓを形成しており、両亜鉛めっき鋼板１１，１２の隙間が広すぎる場合を作り出している。尚、図２では、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の初期隙間Ｓを実際の隙間よりも広く描いている。
【００５１】
このように、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の初期隙間Ｓが約０．５ｍｍもある状態で仮にレーザー溶接した場合を想定すると、レーザー光照射側に位置する第１亜鉛めっき鋼板１１が第２亜鉛めっき鋼板１２の上面に溶け落ちることになり、溶接不良が発生する懸念がある。
【００５２】
これに対し、本実施形態では、溶接前に、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の溶接部位の隙間を調整する隙間調整工程を行う。隙間調整工程では、図３に示すように、第１亜鉛めっき鋼板１１の上面に、該第１亜鉛めっき鋼板１１を下側（第２亜鉛めっき鋼板１２側）へ向けて屈曲させるための屈曲用レーザー光Ｌ１を照射する。照射範囲を図３に仮想線Ａで示す。
【００５３】
この屈曲用レーザー光Ｌ１は、後述する溶接用レーザー光Ｌ２（図４に示す）に比べて、第１亜鉛めっき鋼板１１におけるエネルギー密度が小さくなるように設定されている。具体的には、屈曲用レーザー光Ｌ１のエネルギー密度は、第１亜鉛めっき鋼板１１が溶融しない程度である。
【００５４】
第１亜鉛めっき鋼板１１におけるエネルギー密度の調整方法としては、レーザー光の出力を調整する方法、フォーカス（焦点位置）を調整する方法、走査速度を調整する方法等があるが、本実施形態では、レーザー光の出力は隙間調整工程と溶接工程とで同じにし、フォーカス及び走査速度を変更してエネルギー密度を調整している。
【００５５】
すなわち、隙間調整工程では、後述する溶接工程に比べて、走査速度を速くし、また、溶接工程では焦点位置を第１亜鉛めっき鋼板１１の上面とする（ジャストフォーカス）のに対し、隙間調整工程では焦点位置を第１亜鉛めっき鋼板１１の上面よりも上方に離れた位置に設定する。これにより、隙間調整工程では溶接工程に比べてレーザー光Ｌ１が広い範囲に照射されることになる。
【００５６】
また、屈曲用レーザー光Ｌ１の照射範囲と溶接用レーザー光Ｌ２の照射範囲とは同じであってもよい。この場合、屈曲用レーザー光Ｌ１の走査速度を溶接用レーザー光Ｌ２の走査速度よりも速くしたり、レーザー出力を調整することでエネルギー密度を上記のように設定できる。また、屈曲用レーザー光Ｌ１の照射範囲を溶接用レーザー光Ｌ２の照射範囲よりも狭くしてもよい。
【００５７】
尚、隙間調整工程と溶接工程とでレーザー光の出力を変更するようにしてもよい。また、隙間調整工程及び溶接工程において、レーザー光の出力や走査速度は、板材の種類や溶接条件等により変更される。
【００５８】
上記屈曲用レーザー光Ｌ１が照射された第１亜鉛めっき鋼板１１は、レーザー光Ｌ１の照射部分及びその周辺が熱膨張する。このとき、第１亜鉛めっき鋼板１１は、幅方向（第１亜鉛めっき鋼板１１の上面においてレーザー光走査方向と直交する方向）の両端が治具２０によって拘束されているので、第１亜鉛めっき鋼板１１には熱応力が発生し、屈曲用レーザー光Ｌ１が照射された部分が最も下に位置するように下側（第２亜鉛めっき鋼板１１に接近する側）へ向けて屈曲する（図３に示す）。
【００５９】
ここで、本発明者らが屈曲用レーザー光Ｌ１の第１亜鉛めっき鋼板１１におけるエネルギー密度を様々に変更して行った実験によると、エネルギー密度によって第１亜鉛めっき鋼板１１の屈曲方向が異なることが得られた。第１亜鉛めっき鋼板１１におけるエネルギー密度が、第１亜鉛めっき鋼板１１を全く溶融させない程度である場合、及び、第１亜鉛めっき鋼板１１の上面側のみが溶融する場合には、第１亜鉛めっき鋼板１１が下側に屈曲する。
【００６０】
言い換えると、本工程においては、第１亜鉛めっき鋼板１１に対し、下側に屈曲するようなエネルギー密度となるように、屈曲用レーザー光Ｌ１を照射する。このとき、第１亜鉛めっき鋼板１１の上面部分が多少溶融してもよい。溶融範囲としては、例えば、第１亜鉛めっき鋼板１１の上面から下面に向かって厚み寸法の１／１０〜１／２０程度が好ましい。
【００６１】
尚、例えば、第１亜鉛めっき鋼板１１の厚み方向の中央部まで、または中央部よりも下面に近い部分まで溶融させてしまうと、第１亜鉛めっき鋼板１１が上側へ屈曲してしまい、第２亜鉛めっき鋼板１２との間の隙間が逆に拡大してしまう結果となった。
【００６２】
上記のように第１亜鉛めっき鋼板１１を下側へ屈曲させると第２亜鉛めっき鋼板１２との間の隙間が初期隙間Ｓよりも狭くなる。
【００６３】
尚、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の隙間の適正範囲は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ未満である。
【００６４】
その後、溶接工程を行う。溶接工程では、図４に示すように、溶接用レーザー光Ｌ２を第１亜鉛めっき鋼板１１の上面に照射する。溶接用レーザー光Ｌ２の照射部位は、屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａに対し第１亜鉛めっき鋼板１１の幅方向に離れている。屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａと溶接用レーザー光Ｌ２の照射部位との離間寸法は、例えば数ｍｍ程度である。
【００６５】
このように屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａと溶接用レーザー光Ｌ２の照射部位とを離す理由は次のとおりである。
【００６６】
屈曲用レーザー光Ｌ１を照射して第１亜鉛めっき鋼板１１を下側へ屈曲させると、屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａが最も下に位置し、この屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位が第２亜鉛めっき鋼板１２に接するようになることがある。こうなると第１亜鉛めっき鋼板１１の屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａと第２亜鉛めっき鋼板１２との間に隙間が無い状態になるので、仮に、溶接用レーザー光Ｌ２を屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａに照射すると、亜鉛めっきが蒸発したときの蒸気によって鋼板１１，１２にピットやブローホールが発生することがある。
【００６７】
一方、第１亜鉛めっき鋼板１１において屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａから離れた部位は、第２亜鉛めっき鋼板１２との間に確実に隙間が形成されている。しかも、その隙間は初期隙間Ｓよりも狭い。従って、屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａと溶接用レーザー光Ｌ２の照射部位とを離すことにより、溶接不良が起こりにくくなる。図４に溶接後のビードを符号Ｂで示す。
【００６８】
次に、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間に隙間が無い場合について説明する。
【００６９】
図５に示すように、準備工程では、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間にテープを挟まずに治具２０に固定する。これにより、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間に隙間が無い状態となる。
【００７０】
そして、隙間調整工程を行う。隙間調整工程では、上記した隙間が広い場合と同様なエネルギー密度となるように屈曲用レーザー光Ｌ１を第１亜鉛めっき鋼板１１に照射する。すると、熱応力が発生した第１亜鉛めっき鋼板１１は下側へ向けて屈曲し、第１亜鉛めっき鋼板１の屈曲部分が第２亜鉛めっき鋼板１２を下方へ押す。これにより、第２亜鉛めっき鋼板１２が下方へ曲がり、第１亜鉛めっき鋼板１１と第２亜鉛めっき鋼板１２との間に隙間が形成される。このとき、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２は治具２０で拘束されているので、第１亜鉛めっき鋼板１１と第２亜鉛めっき鋼板１２との隙間が広すぎるようになることはない。
【００７１】
また、第２亜鉛めっき鋼板１２は第１亜鉛めっき鋼板１１によって押されて変形しているだけなので、第１亜鉛めっき鋼板１１の屈曲部分の形状と第２亜鉛めっき鋼板１２の曲がった部分の形状とは異なり、両者の間に必ず隙間が形成されることになる。
【００７２】
続く溶接工程では、上記した隙間が広い場合と同様に溶接用レーザー光Ｌ２を第１亜鉛めっき鋼板１１の上面に照射する。溶接用レーザー光Ｌ２の照射部位は、屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａから離す。
【００７３】
つまり、本実施形態では、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間の隙間が広すぎる場合と、隙間が無い場合の両方で第１亜鉛めっき鋼板１１を下側へ向けて屈曲させて適正な隙間を形成することができ、このとき、特殊な治具や製造装置は不要である。
【００７４】
上記のようにしてレーザー溶接された第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２と、従来の方法でレーザー溶接された亜鉛めっき鋼板との溶接部位の外観検査及びＸ線透視検査の結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2012035303.tif 000003
【００７６】
表１における初期隙間とは図２の符号Ｓで示す隙間であり、０ｍｍは隙間が無い状態、０．５ｍｍは隙間が広すぎる状態である。また、外観検査とは、肉眼又は拡大鏡を使用して表面を観察した結果である。また、Ｘ線透視検査とは、Ｘ線を照射して内部の溶接状態を検査した結果である。
【００７７】
この結果からも明らかなように、本発明にかかるレーザー溶接方法によれば、初期隙間が無い場合、及び、初期隙間が広すぎる場合の両方で良好なレーザー溶接結果が得られた。
【００７８】
以上説明したように、この実施形態によれば、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間の隙間が広すぎる場合と、隙間が無い場合の両方で第１亜鉛めっき鋼板１１を下側へ向けて屈曲させて第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間に適正な隙間を形成することができる。
【００７９】
これにより、特別な治具や製造装置を不要にして設備費を低減するとともに工程数の増加を回避しながら板材間の隙間が適正範囲に調整することができ、健全なレーザー溶接を低コストで行うことができる。
【００８０】
また、溶接用レーザー光Ｌ２の照射部位を屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａからずらしているので、第１亜鉛めっき鋼板１１の屈曲部分の形状にかかわらず、適正な隙間が形成された部分に溶接用レーザー光Ｌ２を照射することができる。
【００８１】
第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間の初期隙間Ｓが広すぎる場合においては、隙間調整工程の後に、屈曲用レーザー光Ｌ１の照射部位Ａと第２亜鉛めっき鋼板１２との間に適正な隙間を形成できる場合があるので、この場合には、溶接用レーザー光Ｌ２を屈曲用レーザーＬ１の照射部位Ａに照射するようにしてもよい。
【００８２】
尚、治具２０の構造としては、例えば、図７に示す変形例のように、棒状の留め具２４を用いて第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２を固定するようにしてもよい。この変形例の留め具２４はレーザー光の走査方向に延びており、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の幅方向両縁部の広い範囲を治具２０に固定することができるようになっている。
【００８３】
また、図８〜図１０に示す変形例１〜３のように、１つの溶接部に対して屈曲用レーザー光Ｌ１を複数箇所に照射するようにしてもよい。
【００８４】
図８の変形例１では、第１亜鉛めっき鋼板１１の幅方向に離れた２箇所に屈曲用レーザー光Ｌ１をそれぞれ照射する。これにより、第１亜鉛めっき鋼板１１の屈曲部分の形状を細かく調整することが可能になり、第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の隙間をより適正な範囲に調整できる。屈曲用レーザー光Ｌ１を断続照射する場合に、１つの照射長さは任意に設定することができ、互いに同じ長さにしてもよい。また、照射間隔も任意に設定することができ、等間隔に照射してもよいし、不等間隔に照射するようにしてもよい。
【００８５】
図９の変形例２では、屈曲用レーザー光Ｌ１を走査方向に断続して照射する。屈曲用レーザー光Ｌ１が照射されると、その周囲にも熱が伝わるので周囲の部位にも熱応力が発生して下側へ向けて屈曲するようになる。これにより、屈曲用レーザー光Ｌ１を溶接部の全長に亘って照射しなくても第１及び第２亜鉛めっき鋼板１１，１２の間に適正な隙間を確保することが可能になるので、消費エネルギーを低減しながら、健全なレーザー溶接を行うことができる。
【００８６】
図１０の変形例３は、変形例１と２を組み合わせた形態であり、屈曲用レーザー光Ｌ１を、第１亜鉛めっき鋼板１１の幅方向に離れた部位に、走査方向に断続して照射する。
【００８７】
また、図１１及び図１２に示す変形例４のように、レーザー溶接する部分が例えばＣ字形状であれば、屈曲用レーザー光Ｌ１を対応させてＣ字形状に照射すればよい。また、
また、屈曲用レーザー光Ｌ１は、例えばＬ字形状に照射してもよいし、円を描くように照射してもよく、その形状は上記した形状に限られるものではなく、様々な形状であってよい。
【００８８】
また、屈曲用レーザー光Ｌ１の走査長さを溶接用レーザー光Ｌ２よりも長くしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、２枚の板材の両方が亜鉛めっき鋼板１１，１２である場合に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、いずれか一方の板材にめっきが施されていない場合であっても本発明を適用することができ、同様な作用効果を奏することができる。
【００９０】
また、図示しないが、めっきされていない金属製板材同士を本発明にかかる方法を用いて溶接することも可能である。この場合、板材間の隙間が広すぎる場合、隙間調整工程で隙間を狭めることができるので、健全な溶接を行うことができる。
【００９１】
また、本発明にかかる方法は、第１及び第２めっき鋼板１１，１２の隙間が無いと予め分かっている場合、及び隙間が広すぎると予め分かっている場合の両方に対応可能である。
【００９２】
また、屈曲用レーザー光Ｌ１は、同一部位に複数回照射するようにしてもよい。
【００９３】
また、本発明は、例えば、自動車の車体製造現場、各種自動車部品の製造現場等の溶接ラインで使用することができ、また、例えば、電気製品の金属製板材をレーザー溶接する場合にも適用することができ、適用範囲は広いものである。
【００９４】
また、本発明は、金属製板材は鋼板に限られるものではなく、各種の金属材料からなる板材をレーザー溶接する場合に適用できる。また、めっきの種類も亜鉛めっきに限られるものではなく、金属製板材よりも融点の低いめっき材でめっきされている場合に広く適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上説明したように、本発明にかかるレーザー溶接方法は、例えば、自動車の車体を構成する亜鉛めっき鋼板を溶接する場合に適している。
【符号の説明】
【００９６】
１          レーザー溶接装置
２          レーザー発振器
３          加工ヘッド
４          制御装置
１１        第１亜鉛めっき鋼板（第１金属製板材）
１２        第２亜鉛めっき鋼板（第２金属製板材）
２０        治具
２１        ブロック
２１ａ      凹部
２３，２４  留め具
Ａ          屈曲用レーザー光の照射部位
Ｌ１        屈曲用レーザー光
Ｌ２        溶接用レーザー光
【図１】
2012035303.tif 000004
【図２】
2012035303.tif 000005
【図３】
2012035303.tif 000006
【図４】
2012035303.tif 000007
【図５】
2012035303.tif 000008
【図６】
2012035303.tif 000009
【図７】
2012035303.tif 000010
【図８】
2012035303.tif 000011
【図９】
2012035303.tif 000012
【図１０】
2012035303.tif 000013
【図１１】
2012035303.tif 000014
【図１２】
2012035303.tif 000015