JPS6021190A - レ−ザ−光線によるスポツト溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 との発明はレーザー光線によるスポット溶接方法に関す
る。

〔従来技術及び問題点〕

自動車の車体、家庭電気製品、金属製家具等の金属薄板
加工製品製作時には便法として重ね溶接等の溶接工程が
関与するのが一般的である。

突合せ溶接に比し、重ね溶接は加工部材の溶接端部突合
せ位置や溶接具配置の正確さがそれ程要求されないとい
う長所を有し、その使用頻度は高い。　また、断続スポ
ット溶接も電気製品等には便宜的によく使用されるが、
コンテナの溶接には不向きである。　コンテナ溶接には
主として抵抗溶接が用いられる。　抵抗溶接によれば、
直径５にの円形溶接部を穫得することが可能である。　
ここにｅは最薄加工板の厚みである。　抵抗溶接に比し
ずっと低い電流の強さで溶接作業が行なえ、よって溶接
具に供給する電線のかさをずっと小さくできるという利
点を有するのがタングスデン電極を使用する力゛ス溶接
である。　ところがこのがス溶接ではペネトレーション
効果が得られないので、その対象が最大でも０．５〜０
．８順の厚みの薄板までに限定されるという欠点がある
。　ペネトレーション効果を有し焦点に高出力密度を形
成するのがレーザー溶接である。　このレーザー溶接に
よれば、既述の電気製品等に使用されるいわゆる薄板を
、厚み限定することなく点状融接することができる。　
このように、レーザー溶接で形成される溶接部は細幅で
あるため、多分野でのその応用が重要視されているが、
重畳組立て部材の溶接には不都合な問題がある。

例えば、端部を突き合わせたλつの加工部材間にレーザ
ーを使用して溶接線を設ける場合には、焦点調整装置を
溶接線横断方向に振動させレーザー光線の焦点を同方向
に高速移動させると同時に、２つの加工部材を溶接線方
向に移動させる。　すると、溶接線に沿ってレーザー光
線が高周波で波状走査されるので、２つの加工部材が瞬
間的に融合し、レーザー走査の振幅が溶接幅として再加
工部材が融接されることとなる。　このように再加工部
材を突き合わせて溶接する場合は問題はない。　一方、
重ね合わせた２つの加工部材をスポット溶接する際には
、焦点調整されたレーザー光線を加工部材上複数箇所に
照射すればよいのであるが、レーザー溶接により形成さ
れる溶接部面積は点状の小さいものであるから、満足な
スポット溶接を行なうにはかなり多数の箇所にレーザー
照射しなければならず、技術的にも経済的にも問題があ
った。

〔問題を解決す−るための手段〕

この発明は上記問題を解決すべくなされたものであって
、焦点調整したレーザー光線の照射位置を固定してスポ
ット溶接する従来方法に比し、大きな溶接部面積を高速
で穫得てな、溶接部の外観を損うことなく強力な溶接継
手を形成することができるレーザー光線によるスポット
溶接方法を程供することを目的とし、その特徴とすると
ころは、レーザー光線の焦点が加工部材上で少なくとも
閉軌跡を描き、形成融接閉エリアが所望のスポット溶液
面となるようレーザー光線焦点課整装置を移動させると
ころにある。

この発明方法においては、焦点調整装置が一回転する間
に、レーザー光線の焦点移動軌跡に沿って２つの重畳加
工部材が漸進的に融接されてヌドット溶接部が形成され
るぺく、焦点調整装置の移動速度したがって焦点移動速
度とレーザー光線の出力密度が相対的に決定される。

更には、焦点調整装置の移動中にレーザー光線の出力調
節が行なわれる。

〔実施例〕 この発明の一実施例を図面を参照しつつ以下詳細に説明
する。

第１図において、レーザー光線発生装置ｊｌｌから発射
されたレーザー光線（２）がレンズ等から成る焦点調整
装置（３）を通過し、重ね合わされたコ枚の加工部材ｉ
５）　、　ｒａｔ上に位置する点（４）上にその焦点が
合わされている。　前記焦点調整装置（３）は支持部材
（７）上に設置されており、該支持部材（７）には外歯
リングが設けられている。　電気モータ（８）の出力軸
端には前記外歯リングと噛合するピニオン（８１）が設
けられており、この電気モータ（８）の回転に連動して
前記焦点調整装置（３）が回転するようにＩ、ｊ、＋ｉ
成されている。

前記焦点レンズ（３）は、その光学軸０−Ｙが、レーザ
ー光線（２）の光軸と一致する支持部材（７）の回転軸
Ｘ−Ｘと角度（ａ）を形成すべく支持部材（７）上に固
定されている。　したがって、支持部材（７）が回転す
ると、レーザー光線の出力密度に相関した移動速度で重
畳加工部材（５）、（６）上に合わされたレーザー光線
の焦点（４）が回転軸Ｘ−Ｘを中心として閉じた円ツイ
ン（４Ｉ）を描く。　このため、重畳加工部材（５）、
（６）が前記円フィン（４Ｉ）に沿って漸進的に融接さ
れる。　またこの際のレーザー照射による累積的熱効果
により、円フィン（４１）内側非照射区域内にも両部材
（５）、（６）の融接が黄起され、円フィン（４Ｉ）内
全域若しくは一部領域にまで融接部が進展形成されろ。

　このように、焦点調整装置（３）の１回転により、戸
好な融接面積を有するス、ビット溶接部が形成され得る
。　装置（３）の回転速度は、熱点調整されたレーザー
光線の出力及び加工部材＋５＋　、　ｉｌ＋の厚みに関
連して変更調整されることは言うまでもない。　しかし
ながら、実際上は、レーザー光線の焦点を一回転以上回
転させて、円ラインの形成始端と終端とをオーバーラツ
プさせ、閉ライン形成を確実にすることが望ましい。

〔別実施例〕

第２図にこの発明方法の別実施例を示す。

この実施例においては、焦点調整装置（３）を支持部材
（７）上に固定した平ｉ１ｉ’ｉｉ情（９）と四面情（
１（＋１とから構成している。　錦点胛整装置（３）内
に入射するレーザー光線（２）は平面鏡（９）上で反射
した後凹面鏡（１０）に入り、そして重畳加工部材（５
１、＋０１上に位置する点（４）にその声点が合わされ
る。　との際、加工部材（Ｆｉｌ　、　（Ｆｉｌ上に位
置する一点（４）と軸Ｘ−Ｘとの距離により、焦点調整
用部材（７）　、　＋９１１　ＦＩＯ）の回動により描
かれる円フィンの半径が決定される。。

この発明によれば、焦点調整装置の回転に伴うレージ５
−光線の出力調節を行なうととで、ムラの無いＣ１・ｉ
！接ラフイン形成ひいては良質の溶接部を穫得すること
ができる。

第３図のグラフは、レーザー光線の出力（Ｐ）を１、〒
１Ｐｉｌ（ｔ）の関数として、まだ焦点調整装置の回転
（Ｒ）を関連プせて表示したものである。　このグラフ
から判るように、焦点調整装置による加工部材面上への
焦点初期位置設定がなされると、時間（【ｌ）の時点で
加工部材の厚みに応じた出力（Ｐ＋）のレーザー光線が
放射され、期間（ｔり中この出力（Ｐｌ）が持続される
。　との同焦点調整装置は駆動されず静止状態にある。

次いで声点調整装置が駆動され定速回転を開始すると同
時に、レーザー光線の出力が（Ｐｌ）より（ＩＦ小出力
出力（Ｐ２）に変更される。　レーザー光線が一回転し
円フィンの形成が完了すると、更に数分の一回転Ｃ期間
（ｔ８）に相当）追加操作され、この間にレーザー光線
あ出力が（Ｐ２）より低出力の出力（Ｐａ）に制御され
る。　この操作法によると、出力（Ｐ＋）が、？ＫＷ　
、操作時間が一秒以内、無点の回転直径２〜３糖の操作
条件の下で、厚み／朋の重畳加工部材に直径３ｖｔｒｔ
ｔの融接部を形成することができる。

同様に１この発明方法によれば、融接点を円形状に配列
したヌボット溶接部を穫得することもできる。

この際には、第４図のグラフに示す如く、レーザー光線
の出力を（Ｐ４）に一定保持した状態で、焦点調整され
たレーザー光線が加工部拐上に照射され、加工部材間に
融接点が形成される。

次いで焦点調整装置の回動（Ｒ）が開始されると同時に
、レーザー光線は出力期間（ｔ４）の間（ｐ＋）ｒ山状
に等間隔に配列した融接点が形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の側面線図、第２図は別
実施例の側面線図、第８図並びに第４図はそれぞれ焦点
調整されたレーザー光線の１溶接サイクル間の出力変化
を示すグラフである。 ｆｉｌ・・・・・・レーザー光線発生装置、（２）・・
・・・・レーザー光線、（３）・・・・・・焦点調整装
置、（４）・・・・・・焦点、ｔ５＋。 （６）・・・・・・加工部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　レーザー発生装置１０から放射されるレーザー光線
   （２）を、焦点調整装置（３）を介して重畳加工部材（
   ５）、（６）上に焦点を合わせる方法であって、前記焦
   点（４）が加工部材（５）、（６）上に少なくとも閉軌
   跡を描き、形成融接閉エリアが所望のスポット溶接面と
   なるよう前記焦点調整装置（３）を移動させるようにし
   たことを特徴とするレーザー光線によるスポット溶接方
   法。 ■　特許請求の範囲第０項記載のレーザー光線によるス
   ポット溶接方法であって、焦点調整装置（３）が一回転
   する間に、レーザー光線の焦点移動経路（４１）に沿っ
   て重畳加工部材（５）、（６）が？Ｉｌｉ　堆的に融接
   されスポット溶接面が形成されるべく、焦点調整装置（
   ３）の移動速度すなわち焦点移動速度とレーザー光線の
   出力を相対的に決定することを特徴とする方法。 ■　特許請求の範囲第０項又は０項に記載のレーザー光
   線によるスポット溶接方法であって、レーザー光線の出
   力が、焦点調整装置（３）の移動過程中に調節されるこ
   とを特徴とする方法。 ■　特許請求の範囲第０項記載のレーザー光線によるス
   ポット溶接方法であって、操作開始時には焦点調整装置
   を停止した状態で出力（ＰＬ）のレーザー光線を照射し
   、その後焦点移動装置の移動に伴いレーザー光線の出力
   を（Ｐ＋）より低出力の出力（Ｐ２）に変更し、閉軌跡
   の描写が完了すると、前記焦点調整装置を更に移動させ
   ると同時に出力を（Ｐ＋）より低出力（ｒ８）に変廻す
   るようレーザー光線の出力調節を行なうことを特徴とす
   る方法。 ■　特許請求の範囲第０項又は０項記載のレーザー光線
   によるスポット溶接方法であって、焦点の通過経路に沼
   って断続的に融接点を形成すべくレーザー光線の出力調
   節を行なうことを特徴とする方法。 ■　特許請求の範囲第０項から第０項のうちいずれかに
   記載のレーザー光線によるスポット溶接方法であって、
   焦点移動経路が円形であることを特徴とする方法。