(57)【要約】【課題】リングギアとプレートのフランジの突き合わせ面へのレーザ光照射による溶接においてスパッタの発生を防止する。【解決手段】プレート６のフランジ７に面取り１０を行って、リングギア２の外周面３とフランジ７の面取り１０とでフランジの端面９に開口する開先１１を形成し、レーザ光Ｌの照射角度αを外周面３に対して傾斜させ、開先１１の開口におけるレーザ光Ｌのスポット径ｄを開口幅ｈよりも小さくする。そして、リングギアの外周面３からのスポット径ｄの中心位置の距離ｐがｐ＜ｈ−ｄ／２を満たすように設定してフランジ端面からのスパッタを防止し、ｐ＞ｄ／２を満たすように設定することによりリングギアの突き合わせ面からのスパッタを防止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに突き合せた第１部材と第２部材をレーザ光の照射により接合する溶接方法であって、
前記第２部材を面取りして、前記第１部材の突き合わせ面と前記第２部材の面取りとで前記第２部材に開口する開先を形成し、
前記レーザ光の照射角度を前記第１部材の突き合わせ面に対して傾斜させ、
前記レーザ光の前記開先の開口におけるスポット径ｄを前記開先の開口幅ｈよりも小さく、かつ前記第１部材の突き合わせ面からの前記スポット径ｄの中心位置の距離ｐが
ｐ＜ｈ−ｄ／２
を満たすように設定することを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
前記第１部材の突き合わせ面からの前記スポット径ｄの中心位置の距離ｐがさらに
ｐ＞ｄ／２
を満たすように設定することを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
互いに突き合せた第１部材と第２部材をレーザ光の照射により接合した溶接構造であって、
溶接前に前記第２部材を面取りして、前記第１部材の突き合わせ面と前記第２部材の面取りとで形成されて前記第２部材に開口する開先を有し、
前記レーザ光の照射角度が前記第１部材の突き合わせ面に対して傾斜し、前記開先の開口におけるスポット径ｄが前記開先の開口幅ｈよりも小さく、かつ前記第１部材の突き合わせ面からの前記スポット径ｄの中心位置の距離ｐが
ｐ＜ｈ−ｄ／２
を満たすように設定されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項４】
前記第１部材の突き合わせ面からの前記スポット径ｄの中心位置の距離ｐがさらに
ｐ＞ｄ／２
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の溶接構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械要素の２つの構成部材同士をレーザ照射で接合する溶接方法および溶接構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光照射による溶接として、例えば特開２００２−２９２４８５号公報に示されたものがある。
これは、圧力センサの本体部品に皿状部材を突き合わせて接合するに際して、双方の小口端面を面一に配置して側方からレーザ光を照射するのでは、外見からは緊密に溶着されているようであっても内部の溶融部の頂点が突き合わせ面から片側に偏ったりすると外方から圧力が加わった場合などに溶接部分が剥がれてしまうという問題への対策として、皿状部材の小口端面を本体部品の小口端面より外側に配置するとともに、この突き合わせ部に本体部品側からレーザ光を斜めに照射するようにしたものである。
近時はさらに突き合わせ面に開先を形成して、該開先に向けてレーザ光を照射することが行われている。
これにより、溶融部が本体部品と皿状部材の双方に跨って剥がれが防止されるとともに、さらに溶融深さを延ばして接合面を拡大することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９２４８５号公報
【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、上記従来の溶接では、レーザ光が突き合わせ面に照射された際に発生するスパッタに対する対策が採られていない。
とくに開先を用いた溶接では溶接部位が規定されてきれいな仕上がりが期待されながら、突き合わせ面で接合される双方の部材が何であれ、スパッタが品質を落とすことになる。
【０００５】
したがって本発明は、第１部材と第２部材を突き合わせ面へのレーザ光照射により接合する際にスパッタの発生が有効に防止される溶接方法および溶接構造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】
このため本発明は、互いに突き合せた第１部材と第２部材をレーザ光の照射により接合する溶接において、第２部材を面取りして、第１部材の突き合わせ面と第２部材の面取りとで第２部材に開口する開先を形成し、レーザ光の照射角度を第１部材の突き合わせ面に対して傾斜させ、開先の開口におけるレーザ光のスポット径ｄを開先の開口幅ｈよりも小さく、かつ第１部材の突き合わせ面からのスポット径ｄの中心位置の距離ｐが、ｐ＜ｈ−ｄ／２を満たすように設定するものとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、開先以外の領域にはレーザ光が照射されないため、飛散するスパッタの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態を示す図である。
【図２】溶接部の拡大断面図である。
【図３】比較例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明をギア装置に適用した実施の形態を示す図である。
ギア装置１は、リングギア２とプレート６の結合体である。リングギア２は円筒状の外周面３を有するとともに内周を内歯４としている。プレート６はリングギア２の径方向外側に位置し、リングギア２の外周面３に沿うフランジ７を有する。そして、リングギア２とプレート６は、リングギア２の外周面３とフランジ７の内周面８とを互いの突き合わせ面Ｆとして、レーザ光Ｌの照射による溶接部Ａで接合される。
【００１０】
図２の（ａ）は溶接前における溶接部Ａを示す拡大断面図である。
溶接部Ａにおいて、リングギア２はプレート６におけるフランジ７の端面９より軸方向レーザ光照射側に突出している一方、フランジ７の端面９にはその内周縁に面取り１０がなされて、面取り１０とリングギア２の外周面３との間に開先１１が形成されている。
開先１１を形成するフランジ７の面取り１０が突き合わせ面Ｆ（外周面３、内周面８）に対して面取り角度θで形成され、フランジ７の端面９における開先１１の開口幅をｈとする。
【００１１】
不図示のレーザ光照射源は突き合わせ面Ｆより外径側、すなわちプレート６側に位置して、突き合わせ面Ｆに対して照射角度αの方向から開先１１に向けてレーザ光Ｌを照射する。照射角度αは面取り角度θより小さい。
開先１１の開口におけるレーザ光Ｌのスポット径をｄとする。スポット径ｄは開先１１の開口幅ｈよりも小さい。
ここで、レーザ光Ｌの照射にあたっては、レーザ光Ｌが開先１１以外の領域にかからないように設定される。
すなわち、まずフランジ７の端面９に関しては、開先１１の開口における突き合わせ面Ｆからのレーザ光Ｌの中心位置（スポット径ｄの中心）の距離ｐがｐ＜ｈ−ｄ／２を満たすものとする。
【００１２】
以上の条件下でレーザ光Ｌを照射することにより、図２の（ｂ）に示すように、開先１１および開先１１に続くリングギア２とフランジ７の突き合わせ面Ｆの斜線領域が溶融され、リングギア２とプレート６が接合される。
リングギア２とプレート６の接合は周方向全周にわたって連続して行ってもよく、要求仕様によっては所定間隔に接合してもよい。
【００１３】
図３は比較例を示す図２の（ａ）相当図である。
開先形状は同じでも、レーザ光Ｌのスポット径ｄの一部がフランジ７の端面９における開先１１以外の領域にかかっていると、ほぼ真正面からレーザ光の高エネルギー密度に曝されて端面９から多量のスラグや金属微粒子のスパッタＳが発生するがこれを抑止する手段がなく矢示のように飛散することになる。
【００１４】
これに対して、本実施の形態では、スポット径ｄに絞られたレーザ光Ｌは開先１１内に照射されるので、フランジ７の端面９の開先１１以外の領域にレーザ光が当たることによるスパッタの発生が防止される。
また、リングギア２におけるフランジ７の端面９より突出している領域はレーザ光Ｌの照射方向にほぼ沿っているので、スパッタが生じてもほとんどが開先１１内へ流され、大きな影響はないが、ｐ＞ｄ／２とすることにより、リングギア２の突き合わせ面（外周面３）からのスパッタも確実に防止される。
なお、開先１１内でも金属微粒子等は発生し得るが、限定された開先空間の奥方向に付勢され、跳ね返っても開先１１の開口から注がれるレーザ光Ｌにより溶融消滅されると考えられ、スパッタが飛散することを抑制できる。
【００１５】
本実施の形態では、リングギア２が発明における第１部材に該当し、プレート６が第２部材に該当する。また、外周面３がリングギアの突き合わせ面に該当する。
【００１６】
実施の形態は以上のように構成され、互いに突き合せたリングギア２とプレート６をレーザ光Ｌの照射により接合する溶接において、プレート６のフランジ７に面取り１０を行って、リングギア２の外周面３とフランジ７の面取り１０とでフランジの端面９に開口する開先１１を形成し、レーザ光Ｌの照射角度αを外周面３に対して傾斜させ、開先１１の開口におけるレーザ光Ｌのスポット径ｄを開口幅ｈよりも小さく、かつリングギアの外周面３からのスポット径ｄの中心位置の距離ｐがｐ＜ｈ−ｄ／２を満たすように設定するものとしたので、開先１１内で生じるスパッタは奥方向に流されるとともに溶融される一方、プレート６における開先１１以外の領域にはレーザ光Ｌが照射されないため、飛散するスパッタの発生が防止される。
（請求項１および３に対応する効果）
【００１７】
さらに、リングギア２の外周面３からのスポット径ｄの中心位置の距離ｐを、ｐ＞ｄ／２を満たすように設定することにより、外周面３からのスパッタも確実に防止される。
（請求項２および４に対応する効果）
【００１８】
なお、実施の形態ではリングギア２がプレート６におけるフランジ７の端面９より突出しているものとしたが、両者の端面が整列している場合にも本発明は適用可能であり、とくにｐ＞ｄ／２を満たす設定により開先１１以外のリングギア側の領域におけるスパッタも確実に防止される。
また、実施の形態はリングギア２とプレート６の周方向に沿って接合する例を示したが、本発明は第１部材と第２部材を直線状平面の突き合わせ面で接合する場合にももちろん適用可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１    ギア装置
２    リングギア
３    外周面
４    内歯
６    プレート
７    フランジ
８    内周面
９    端面
１０    面取り
１１    開先
Ａ    溶接部
ｄ    スポット径
Ｆ    突き合わせ面
ｈ    開口幅
Ｌ    レーザ光
ｐ    突き合わせ面からのレーザ光中心位置の距離
Ｓ    スパッタ
α    照射角度
θ    面取り角度θ
【図１】
2017006957.tif 000003
【図２】
2017006957.tif 000004
【図３】
2017006957.tif 000005