JP2012228716A - Laser welding apparatus and laser welding method - Google Patents
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Abstract
【課題】大きい板隙間であっても接合強度が低下することなく溶接できるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供する。
【解決手段】レーザ発振器11からレーザを発振し、レーザを集光レンズ14によって集束し、積層した上板101と下板102とに照射して、積層した上板101と下板102とを溶接するレーザ溶接装置10であって、レーザを上板101に照射し、上板101に照射したレーザを走査しながら、上板101に溶融池Yを形成し、溶融池Yにレーザを照射して、積層した上板101と下板102とにおいて溶融池Yを形成することによって、積層した上板101と下板102とを溶接する。
【選択図】図1The present invention provides a laser welding apparatus and a laser welding method capable of welding without reducing the bonding strength even in a large plate gap.
A laser is oscillated from a laser oscillator, the laser is focused by a condenser lens, irradiated to a laminated upper plate and a lower plate, and the laminated upper plate and lower plate are welded. A laser welding apparatus 10 that irradiates the upper plate 101 with laser, scans the laser irradiated on the upper plate 101, forms a molten pool Y on the upper plate 101, and irradiates the molten pool Y with laser. The upper plate 101 and the lower plate 102 are welded to each other by forming a molten pool Y in the upper plate 101 and the lower plate 102 that are stacked.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法の技術に関する。 The present invention relates to a technique of a laser welding apparatus and a laser welding method.
レーザ溶接は、レーザ発振器から発振したレーザを、集光レンズによって集束し、積層した鋼板に照射して溶接する溶接方法である。しかし、レーザ溶接では、積層する鋼板の板隙間が大きい場合には、接合強度が低下する。例えば、板隙間が0.3mm以上存在する場合には、溶接ビード表面が落ち込んで接合強度が低下することがある。また、板隙間が0.5mmより大きい場合には、穴あきが発生して接合強度が低下することがある。 Laser welding is a welding method in which a laser oscillated from a laser oscillator is focused by a condensing lens and irradiated to a laminated steel sheet for welding. However, in laser welding, when the gap between the steel plates to be laminated is large, the bonding strength is reduced. For example, when there is a plate gap of 0.3 mm or more, the weld bead surface may drop and the bonding strength may decrease. Further, when the plate gap is larger than 0.5 mm, perforation may occur and bonding strength may be reduced.
自動車車体などの3次元形状の溶接では、板隙間を例えば0.3mm以下に適正に管理することは困難である。一方、自動車車体等を製造する際には、運用上では1mm程度の板隙間まで許容されている。そのため、1mm程度の板隙間を、接合強度が低下することなく溶接することが課題となっている。現在、大きい板隙間のレーザ溶接の接合強度の低下対策として、いくつかの対策がなされている。 In the welding of a three-dimensional shape such as an automobile body, it is difficult to properly manage the plate gap to be, for example, 0.3 mm or less. On the other hand, when manufacturing an automobile body or the like, a plate gap of about 1 mm is allowed in operation. Therefore, it has been a problem to weld a plate gap of about 1 mm without reducing the bonding strength. Currently, several countermeasures have been taken as measures for lowering the joint strength of laser welding of large plate gaps.
特許文献1は、シムローラを用いて、板隙間を管理して溶接する方法を開示している。しかし、自動車車体等を溶接する場合では、2枚または3枚の鋼板を溶接する場合もある。そのため、特許文献1が開示する溶接方法では、シム交換等を高頻度で実施する必要があり、生産性が低下する。 Patent Document 1 discloses a method of welding by managing a plate gap using a shim roller. However, when welding an automobile body or the like, two or three steel plates may be welded. Therefore, in the welding method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to perform shim replacement or the like at a high frequency, and productivity is reduced.
特許文献2では、クランプ装置を用いて、溶接部位と互い違いにレーザ仮付け溶接を実施する方法を開示している。しかし、特許文献2が開示する溶接方法では、自動車車体等を溶接する場合には、専用の大型クランプ装置が必要となる。また、特許文献2が開示する溶接方法では、亜鉛メッキ鋼板を溶接する場合には、レーザ仮付け溶接によってメッキ蒸気吹きによる溶接不良が発生する。 Patent Document 2 discloses a method of performing laser tack welding alternately with a welding site using a clamp device. However, the welding method disclosed in Patent Document 2 requires a dedicated large clamp device when welding an automobile body or the like. Moreover, in the welding method disclosed in Patent Document 2, when welding a galvanized steel sheet, poor welding due to plating vapor blowing occurs by laser tack welding.
特許文献3では、1回目のレーザ照射をデフォーカス状態で実施し、上板を溶融させて下板側に突設させて隙間を低減し、2回目のレーザ照射によって貫通した溶接を実施している。しかし、特許文献3が開示する溶接方法では、1回目のレーザ照射が低エネルギーであるため、上板をキーホール溶融ではなく伝熱溶融させることになる。そのため、加工時間が長くなり、生産性が低下する。 In Patent Document 3, the first laser irradiation is performed in a defocused state, the upper plate is melted and protruded to the lower plate side to reduce the gap, and the welding that penetrated by the second laser irradiation is performed. Yes. However, in the welding method disclosed in Patent Document 3, since the first laser irradiation is low energy, the upper plate is melted by heat transfer instead of keyhole melting. Therefore, processing time becomes long and productivity falls.
本発明の解決しようとする課題は、大きい板隙間であっても接合強度が低下することなく溶接できるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a laser welding apparatus and a laser welding method capable of welding without reducing the bonding strength even in a large plate gap.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、レーザ発振器からレーザを発振し、前記レーザを集光レンズによって集束し、積層した上板と下板とに照射して、前記積層した上板と下板とを溶接するレーザ溶接装置であって、前記レーザを前記上板に照射し、前記上板に照射したレーザを走査しながら、前記上板に溶融池を形成し、前記溶融池に前記レーザを照射して、前記積層した上板と下板とにおいて溶融池を形成することによって、前記積層した上板と下板とを溶接するものである。 That is, according to the first aspect of the present invention, a laser is oscillated from a laser oscillator, the laser is focused by a condensing lens, irradiated to the laminated upper and lower plates, and the laminated upper and lower plates are welded. A laser welding apparatus that irradiates the upper plate with the laser, scans the laser irradiated on the upper plate, forms a molten pool on the upper plate, and irradiates the laser on the molten pool The laminated upper and lower plates are welded by forming a molten pool in the laminated upper and lower plates.
請求項2においては、レーザ発振器からレーザを発振し、前記レーザを集光レンズによって集束し、積層した上板と下板とに照射して、前記積層した上板と下板とを溶接するレーザ溶接方法であって、前記レーザを前記上板に照射し、前記上板に照射したレーザを走査しながら、前記上板に溶融池を形成し、前記溶融池に前記レーザを照射して、前記積層した上板と下板とにおいて溶融池を形成することによって、前記積層した上板と下板とを溶接するものである。 3. The laser according to claim 2, wherein a laser is oscillated from a laser oscillator, the laser is focused by a condenser lens, irradiated to the laminated upper and lower plates, and the laminated upper and lower plates are welded. In the welding method, the upper plate is irradiated with the laser, the molten laser is formed on the upper plate while scanning the laser irradiated on the upper plate, the laser is irradiated on the molten pool, The laminated upper plate and the lower plate are welded to each other by forming a molten pool in the laminated upper plate and the lower plate.
本発明のレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法によれば、大きい板隙間であっても接合強度が低下することなく溶接できる。 According to the laser welding apparatus and the laser welding method of the present invention, welding can be performed without a decrease in bonding strength even in a large plate gap.
図1を用いて、レーザ溶接装置10について説明する。
レーザ溶接装置10は、本発明のレーザ溶接装置の実施形態である。レーザ溶接装置10は、レーザ溶接を行う装置である。レーザ溶接とは、レーザ光を熱源として金属に集光した状態で照射し、金属を局部的に溶融・凝固させることによって接合する溶接方法である。
The
The
以下の実施形態では、レーザ溶接装置10を用いるレーザ溶接によって、自動車車体を構成するため、積層した2枚の鋼板である上板101と下板102とを溶接するものとする。また、積層した上板101と下板102とは、板隙間が1mmであるものとする。
In the following embodiment, in order to constitute an automobile body by laser welding using the
レーザ溶接装置10の構成について説明する。
レーザ溶接装置10は、レーザ発振器11と、光路12と、レーザ照射ヘッド13と、集光レンズ14と、を具備している。レーザ発振器11は、溶接用熱源としてCO2レーザまたはYAGレーザを発振するものである。光路12は、発振器で発振されたレーザをレーザ照射ヘッド13へ導くものである。光路12は、ミラーによってレーザを折り返して伝送する、あるいは、光ファイバーによってレーザを自在に湾曲して伝送するものである。
The configuration of the
The
レーザ照射ヘッド13は、光路12によって伝送されたレーザを上板101の上方から上板101および下板102に照射するものである。レーザ照射ヘッド13は、図示せぬロボットによって、上板101の上方まで移動される。集光レンズ14は、光路12によって伝送されたレーザを適切なサイズへ集光して照射し、被溶接物上で走査させるものである。集光レンズ14は、レーザ照射ヘッド13の内部に収納されている。
The
レーザ溶接装置10の作用について説明する。
レーザ溶接装置10は、レーザ発振器11からレーザを発振し、レーザ発振器11から発振されたレーザを集光レンズ14によって集束し、集光レンズ14によって集束されたレーザを積層した上板101と下板102とに照射し、上板101と下板102とを溶接する。
The operation of the
The
図2および図3を用いて、レーザ溶接方法S100について説明する。
レーザ溶接方法S100は、本発明のレーザ溶接装置を用いたレーザ溶接方法の実施形態である。なお、図2の各ステップは、図3の各ステップに対応している。また、図3(B)は、図3(A)のAA断面図を示している。
The laser welding method S100 will be described with reference to FIGS.
Laser welding method S100 is an embodiment of a laser welding method using the laser welding apparatus of the present invention. Each step in FIG. 2 corresponds to each step in FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
図2を用いて、レーザ溶接方法S100の流れについて説明する。
ステップS110において、レーザ溶接装置10は、積層した上板101および下板102の上方からレーザを照射する。このとき、レーザ溶接装置10は、レーザの照射軌跡によって平面視にて円形状が形成されるように、照射したレーザを走査する。なお、本実施形態では、レーザの照射軌跡は円形状に形成される構成としたが、四角形状、楕円形状等、他の形状であっても良い。
The flow of the laser welding method S100 will be described with reference to FIG.
In step S <b> 110, the
また、レーザ溶接装置10は、上板101のみにおいて溶融池Yが形成されるように、照射したレーザを上板101の広い範囲で走査する。ここで、溶融池Yとは、溶接の際にアーク熱、その他の熱等によって上板101または下板102が溶融してできた溶融金属のたまりのことをいう。このとき、下板102までの溶け落ちを抑制しつつ照射したレーザを上板101の広い範囲で走査する。ここで、溶け落ちとは、上板101の溶融金属が下板102まで溶け落ちてしまうことをいう。
Further, the
言い換えれば、ステップS110では、レーザ照射の溶接条件を、上板101の狭い範囲で照射していれば、下板102まで溶け落ちが発生する程度としている。ここで、溶接条件とは、レーザ出力、レーザ操作速度およびレーザ集光径のことをいう。しかし、ステップS110では、照射したレーザを上板101の広い範囲で走査するため、下板102への溶け落ちを抑制している。
In other words, in step S110, the welding conditions for laser irradiation are such that if the irradiation is performed in a narrow range of the
ステップS120において、レーザ溶接装置10は、積層した上板101および下板102の上方からレーザを照射する。このとき、レーザ溶接装置10は、上板101のみに形成された溶融池Yにレーザを照射する。より詳しくは、レーザ溶接装置10は、平面視にて円形状に形成される溶融池Yの中心部にレーザを照射する。さらに、ステップS120では、ステップS110での溶接条件よりも強いエネルギーの溶接条件によってレーザを照射する。
In step S <b> 120, the
図3を用いて、レーザ溶接方法S100の作用について説明する。
ステップS110においては、レーザ溶接装置10によって、積層した上板101および下板102に上方からレーザが照射される。このとき、照射したレーザが上板101の広い範囲で走査されるため、側面断面視にて上板101の全体と下板102の一部とが溶融する。そして、側面断面視にて全体が溶融する上板101では、溶融池Yが形成される。このとき、上板101では、キーホール溶融によって溶融されている。ここで、キーホール溶融とは、溶融池Yの先端の部分で熱源が母材の裏側へ貫通して溶融することをいう。
The operation of the laser welding method S100 will be described with reference to FIG.
In step S110, the
ステップS120においては、レーザ溶接装置10によって、積層した上板101および下板102に上方からレーザが照射される。このとき、溶融池Yの狭い範囲にレーザが照射されるため、側面断面視にて上板101の溶融池Yの全体と下板102の溶融池Yの全体とが溶融する。そして、側面断面視にて上板101の全体と下板102の全体とでは、溶融池Yが形成される。一体となってまとまった溶融池Yは、穴あけまたは分離ビードのない接合部となる。
In step S120, the
レーザ溶接方法S100の効果について説明する。
従来、自動車車体などの3次元形状の溶接では、板隙間を例えば0.3mm以下に適正に管理することは困難であった。一方、自動車車体等を製造する際には、運用上では1mm程度の板隙間まで許容されていた。そのため、1mm程度の板隙間を、接合強度が低下することなく溶接することが課題となっていた。レーザ溶接方法S100によれば、板隙間が1mmである上板101と下板102とを接合強度が低下することなく溶接できる。
The effect of the laser welding method S100 will be described.
Conventionally, in a three-dimensional welding of an automobile body or the like, it has been difficult to properly manage the plate gap to be, for example, 0.3 mm or less. On the other hand, when manufacturing an automobile body or the like, a plate gap of about 1 mm is allowed in operation. Therefore, it has been a problem to weld a plate gap of about 1 mm without reducing the bonding strength. According to the laser welding method S100, the
また、従来、1回目のレーザ照射をデフォーカス状態で実施し、上板を溶融させて下板側に突設させて隙間を低減し、2回目のレーザ照射によって貫通した溶接が実施されていた。しかし、この溶接方法では、1回目のレーザ照射が低エネルギーであるため、上板をキーホール溶融ではなく伝熱溶融させていた。そのため、加工時間が長くなり、生産性が低下していた。レーザ溶接方法S100によれば、1回目のレーザ照射(ステップS110)から上板101をキーホール溶融させるため、加工時間が短くなり、生産性が向上する。
Conventionally, the first laser irradiation is performed in a defocused state, the upper plate is melted and protruded to the lower plate side to reduce the gap, and welding that has been penetrated by the second laser irradiation has been performed. . However, in this welding method, since the first laser irradiation is low energy, the upper plate was melted by heat transfer instead of keyhole melting. For this reason, the processing time is increased and the productivity is reduced. According to the laser welding method S100, since the
本実施形態では、積層した上板101および下板102(2枚の鋼板)の上方からレーザを照射する構成としたが、本発明はこれに限定されない。積層した3枚以上の鋼板の上方からレーザを照射する構成としても、同様の効果が得られる。ただし、最下部の鋼板まで溶融させる強いエネルギーの溶接条件によってレーザを照射する必要がある。
In the present embodiment, the laser is irradiated from above the laminated
本実施形態では、鋼板を被溶接物とする構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えばアルミ板を被溶接物とする構成としても、同様の効果が得られる。 In the present embodiment, the steel plate is used as the workpiece, but the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be obtained even when an aluminum plate is used as the workpiece.
10 レーザ溶接装置
11 レーザ発振器
12 光路
13 レーザ照射ヘッド
14 集光レンズ
101 上板
102 下板
Y 溶融池
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記レーザを集光レンズによって集束し、積層した上板と下板とに照射して、
前記積層した上板と下板とを溶接するレーザ溶接装置であって、
前記レーザを前記上板に照射し、前記上板に照射したレーザを走査しながら、前記上板に溶融池を形成し、
前記溶融池に前記レーザを照射して、前記積層した上板と下板とにおいて溶融池を形成することによって、前記積層した上板と下板とを溶接する、
レーザ溶接装置。 Oscillate laser from laser oscillator,
Focusing the laser with a condenser lens, irradiating the laminated upper and lower plates,
A laser welding apparatus for welding the laminated upper and lower plates,
While irradiating the upper plate with the laser and scanning the laser irradiated on the upper plate, forming a molten pool on the upper plate,
Irradiating the molten pool with the laser and welding the laminated upper and lower plates by forming a molten pool in the laminated upper and lower plates;
Laser welding equipment.
前記レーザを集光レンズによって集束し、積層した上板と下板とに照射して、
前記積層した上板と下板とを溶接するレーザ溶接方法であって、
前記レーザを前記上板に照射し、前記上板に照射したレーザを走査しながら、前記上板に溶融池を形成し、
前記溶融池に前記レーザを照射して、前記積層した上板と下板とにおいて溶融池を形成することによって、前記積層した上板と下板とを溶接する、
レーザ溶接方法。 Oscillate laser from laser oscillator,
Focusing the laser with a condenser lens, irradiating the laminated upper and lower plates,
A laser welding method for welding the laminated upper and lower plates,
While irradiating the upper plate with the laser and scanning the laser irradiated on the upper plate, forming a molten pool on the upper plate,
Irradiating the molten pool with the laser and welding the laminated upper and lower plates by forming a molten pool in the laminated upper and lower plates;
Laser welding method.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015030018A (en) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | パナソニック株式会社 | Laser welding method and laser welding device |
JP2015077872A (en) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | トヨタ自動車株式会社 | Body member joining structure and body structure |
US9815142B2 (en) | 2011-04-26 | 2017-11-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Laser welding apparatus and laser welding method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002160083A (en) * | 2000-11-29 | 2002-06-04 | Nippon Steel Corp | Lap laser welding method for galvanized steel sheet |
JP2008126241A (en) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Nissan Motor Co Ltd | Laser welding method and device therefor |
JP2010023047A (en) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nisshin Steel Co Ltd | Laser beam welding method for thin plate |
-
2011
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002160083A (en) * | 2000-11-29 | 2002-06-04 | Nippon Steel Corp | Lap laser welding method for galvanized steel sheet |
JP2008126241A (en) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Nissan Motor Co Ltd | Laser welding method and device therefor |
JP2010023047A (en) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nisshin Steel Co Ltd | Laser beam welding method for thin plate |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9815142B2 (en) | 2011-04-26 | 2017-11-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Laser welding apparatus and laser welding method |
US10005156B2 (en) | 2011-04-26 | 2018-06-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Laser welding apparatus and laser welding method |
JP2015030018A (en) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | パナソニック株式会社 | Laser welding method and laser welding device |
JP2015077872A (en) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | トヨタ自動車株式会社 | Body member joining structure and body structure |
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