(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの部材を突合せ、この突合せ部に一方の側からレーザ光を照射し、突合せ部の部材を溶融せしめて接合するレーザ溶接方法において、前記突合せ部の他方の側に突合せ部に沿って予め線材をセットしておき、前記レーザ光にて線材も同時に溶融し、この溶融した線材を表面張力によって突合せ部の隙間に充填せしめることを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ溶接方法において、前記２つの部材は受け治具に載置され、この受け治具表面には突合せ部に沿った溝が形成され、この溝内に線材をセットした状態で溶接せしめることを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載のレーザ溶接方法において、前記溶接される部材はレーザ光によってブランク材から切断されたものであることを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ溶接方法において、前記溶接される部材は燃料タンクの一部を構成することを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つの部材を突合せて溶接するレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料タンク等のような複雑形状の製品は、ブランク材をプレス成形して左右の半体（若しくは３分割以上に分れた分割体）を成形し、この左右の半体を突合せて溶接することで製品としている。
【０００３】
上記半体を溶接するには、不活性ガスをシールドガスとする溶極式アーク溶接（ミグ溶接）が一般的である。しかしながら、ミグ溶接は溶接箇所に投入される熱量が大きいので溶接後の部材が波打ってしまう不利がある。
【０００４】
そこで、レーザ溶接方法が試みられている。このレーザ溶接方法は図４に示すように、２つの部材Ｗ1，Ｗ2の突合せ箇所にレーザ光Ｌを照射し、突合せ箇所を溶解して２つの部材Ｗ1，Ｗ2を溶接するのであるが、突合せ箇所に隙間があると、この隙間を溶融金属が埋めきれない為、溶接部が陥没してしまう。そこで、従来からフィラーＦ（溶加材）をレーザ光Ｌにて溶融し、この溶融したフィラーＦで隙間を埋めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにレーザ溶接にて部材を溶接する場合には、フィラーＦを用いている。このフィラーＦを溶融して２つ部材の突合せ部の隙間を埋めるには、レーザ光の焦点をフィラーＦの先端に合せる必要があり、この為の制御が困難である。特に燃料タンクのように溶接する箇所が直線ではなく曲線を描く場合には、この曲線に沿ってレーザ光の焦点とフィラーＦの先端とを同期して移動させなければならない。
【０００６】
更にフィラーＦは徐々に溶解して減ってくるのでその分を補給しなければならない。この補給速度が消失速度と一致しないとレーザ光の焦点とフィラーＦの先端とがズレてくる。このように従来のレーザ溶接は、多くのファクターを極めて高精度にコントロールしなければならず、実用化が困難となっている。
【０００７】
一方、燃料タンクを構成する左右の半体は、従来にあってはブランク材をプレス成形することで得ており、その周囲はプレス成形の際に高精度にトリミングされているので、左右の半体を突合せた場合でも、突合せ部に生じる隙間はそれほど大きくはない。
【０００８】
しかしながら、最近では機械による切断を廃止し、環境面や効率を考慮してレーザ光による切断が試みられている。このレーザ光によって切断された部材同士を突合せて溶接する場合には、部材の切断線に沿った部分の凹凸が相対的に大きくなるため、益々レーザ溶接しにくくなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明は、２つの部材を突合せ、この突合せ部に一方の側からレーザ光を照射し、突合せ部の部材を溶融せしめて接合するレーザ溶接方法において、前記突合せ部の他方の側に突合せ部に沿って予め線材をセットしておき、前記レーザ光にて線材も同時に溶融し、この溶融した線材を表面張力によって突合せ部の隙間に充填せしめるようにした。
【００１０】
尚、本発明の実施に用いるレーザ溶接機としては、炭酸ガスレーザ、アルゴンレーザ等の気体レーザ溶接機でも良く、ＹＡＧレーザ、ルビーレーザ等の固体レーザでもよい。
【００１１】
また、溶接される部材を受け治具に載置して溶接する場合には、該受け治具の表面に突合せ部に沿った溝を形成し、この溝内に線材をセットした状態で溶接せしめることが好ましい。
【００１２】
また、溶接される部材としてはプレス成形の際に周囲をトリミングされたものの他に、レーザ光によってブランク材から切断されたものであってもよい。具体的な溶接される部材としては、燃料タンクを構成する左右の半体が挙げられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るレーザ溶接方法によって燃料タンク半体を溶接している状態を示す正断面図、図２は図１のＡ−Ａ方向矢視図、図３（ａ）〜（ｃ）は線材の状態変化を示す図１の要部拡大図である。
【００１４】
図において、１は受け治具であり、この受け治具１上には燃料タンクを構成する鋼板製の左右の半体Ｔ1，Ｔ2が載置され、これら半体Ｔ1，Ｔ2は溶接すべき端縁を突合せた状態で上方から押え治具２によって受け治具１上に押し付けられている。この状態で、左右の半体Ｔ1，Ｔ2の突合せ端間には図３（ａ）に示すように隙間Ｇが形成されている。
【００１５】
また、左右の半体Ｔ1，Ｔ2の突合せ部に沿った受け治具１の上面には溝３が形成され、この溝３内には溶接前に予め線材（溶加材）４がセットされている。この線材４は例えばドラム５に巻回しておき、必要量（１回の溶接量）だけドラム５から溝３内に繰り出すようにする。
【００１６】
そして、左右の半体Ｔ1，Ｔ2をレーザ溶接するには、図１に示すように、線材４を配置した側とは反対側となる上方から突合せ部に向けてレーザ光Ｌを照射する。
【００１７】
突合せ部のうち隙間がない箇所についてはレーザ光Ｌによって部材自身が溶解し、隙間Ｇが生じている箇所についてはレーザ光Ｌは図３（ａ）に示すように、隙間Ｇを通過し、その下にセットされている線材４に照射される。
【００１８】
すると、線材４はレーザ光Ｌによって溶融せしめられ、図３（ｂ）に示すように、溝３内は溶融した線材にて満たされる。ここで、隙間Ｇがない箇所の直下にセットされている線材には直接レーザ光Ｌが照射されないが、隣接する箇所の線材が溶融するため隙間Ｇがない箇所の直下にセットされている線材も溶融する。
【００１９】
上記したように溝３内が溶融した線材にて満たされ、この溶融金属が隙間Ｇの近傍に接触すると、表面張力によって隙間Ｇ内に前記溶融した線材が入り込み、冷却されると、図３（ｃ）に示すように、半体Ｔ1，Ｔ2の突合せ部に沿って正常な溶接ビード６が形成される。ここで、受け治具１は銅製のため溶融した線材は溝３内に強固に付着することなく、冷却後に簡単に溝３内から除去することができる。
以上のようにしてレーザ溶接が終了したならば、溶接ビード６の突出部を研磨して除去することで塗装前の燃料タンクが完成する。
【００２０】
尚、実施例にあっては、受け治具を用いて溶接する例を示したが、本発明は受け治具を用いないでレーザ溶接する場合にも適用し得る。
また、実施例にあっては燃料タンクを２つの部材を溶接することで得る例を示したが、３つ以上の部材からなる燃料タンクにも本発明は適用でき、また燃料タンク以外の製品を溶接する場合にも本発明方法を適用し得る。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、２つの部材をレーザ溶接するにあたり、２つの部材の突合せ部に沿い且つレーザ照射側と反対側になる位置に予め線材をセットしておき、レーザ光にて線材も同時に溶融し、この溶融した線材を２つの部材の突合せ部の隙間に充填せしめるようにしたので、従来のようにレーザ光の焦点とフィラー（溶加材）の先端とを一致させつつ両者を移動させる必要がなくなり、その結果、２つの部材の接合部に従来のような高精度が要求されない。また、レーザ光の焦点位置についても従来のような高精度が要求されない。
【００２２】
具体的には、従来のレーザ溶接にあっては突合せ部の隙間は０．２ｍｍ以下とし、レーザ光の焦点位置のズレは０．２ｍｍ以下とする必要があったが、本発明方法によれば、突合せ部の隙間は０．５ｍｍ以下、レーザ光の焦点位置のズレは０．３ｍｍ以下でよくなった。
【００２３】
特に溶接する部材をブランク材からレーザ光にて切断する場合には、機械的な切断に比べて切断線に凹凸が生じので、切断線の部分を突合せて溶接すると隙間が大きくなって従来のレーザ溶接法では溶接不良が生じることもあったが、本発明方法によれば、斯かる場合にも確実に溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ溶接方法によって燃料タンク半体を溶接している状態を示す正断面図
【図２】図１のＡ−Ａ方向矢視図
【図３】（ａ）〜（ｃ）は線材の状態変化を示す図１の要部拡大図
【図４】従来のレーザ溶接法を説明した斜視図
【符号の説明】
１…受け治具、２…押え治具、３…溝、４…線材、５…ドラム、６…溶接ビード、Ｌ…レーザ光、Ｇ…隙間、Ｔ1，Ｔ2…燃料タンクを構成する左右の半体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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