JP2009202226A - 低出力レーザの溶接構造 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ反射率の高い金属同士のレーザ溶接に低出力のレーザを用い、突合せや重ねのギャップがあっても安定して溶接可能なレーザ溶接構造を提供する。
【解決手段】第１部材と第２部材とを重ね合わせてなる重ね合わせ部を有するレーザ溶接構造であって、第１部材は、重ね合わせ部に先端面を有し、先端面を重ね合わせ部の接触面と続く第２部材の表面に対して略１３５度の角度に形成し、第１部材の先端面が受光するレーザ光の照射位置は、先端面に対して略垂直方向である低出力レーザの溶接構造である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ反射率の高い金属同士の溶接に、低出力のレーザを用いて溶接する技術に関する。

従来、レーザ反射率の高い金属（例えばＣｕなど）にレーザ溶接をする場合には出力の大きいレーザを用いなければならなかった。
例えば、突合せ面（図４Ａ）、重ね合わせ（図４Ｂ）、重ね隅肉（図４Ｃ）、横重ね（図４Ｄ）のような構造では、突合せや重ねのギャップが少しでもあると安定した溶接ができないという問題がある。

また、レーザ溶接する場合は、図４Ａ〜Ｄに示すようにレーザ光４５の照射部４４を、金属材料（第１部材４１、第２部材４２：母材）と溶接補助材料４３の上面に対して垂直方向に配置して、照射部４４からレーザ光４５を第１部材４１、第２部材４２と溶接補助材料４３の上面に照射して溶接を行うと、第１部材４１、第２部材４２の厚さによって安定した溶接ができないという問題がある。

例えば、第１部材４１の上方からレーザ光４５を照射したときに、第１部材４１の暑さが大きいと、第２部材４２まで十分にレーザ光４５が届かず、第２部材４２が十分に溶融されないため溶接が上手くできない。

特許文献１では、一方のアルミニウム薄板の外面と他方のアルミニウム薄板の端面部とを面一に合わせ、レーザ光集束径Ｄ、端面部の厚さｔ、溶融部溶融径ｄとの間で、Ｄ／２＜ｔ＜ｄ／２の関係が成立する範囲でレーザ光を照射して溶接するアルミニウム薄板やアルミニウム合金薄板同士のレーザ溶接方法が提案されている。

特許文献２では、第１部材と第２部材とを重ね合わせ溶接してなる溶接構造である。重ね合わせ部における第１部材の先端部には、第１部材の外表面に溶接熱源を照射して第１部材と第２部材とを溶融凝固させてなる先端溶接部を形成してあり、かつ、先端溶接部の先端面と第２部材表面との角度は９０度以上に設けてある。応力集中を緩和することができ、疲労強度に優れた重ね合わせ継手を有する溶接構造及びその溶接方法が提案されている。

特許文献３では、電気接続箱のバスバーにおけるパターン部分にタブ端子部材をレーザ溶接する際におけるタブ端子部材とバスバーのパターン部分の相対的な位置ずれを小さくする提案がされている。治具の保持面に断面が略鍵穴形状（回転非対称形状）の位置決めボスを設け、バスバーのパターン部分及び当該パターン部分に溶接されるタブ端子部材の被溶接部分にそれぞれ位置決めボスと嵌合するほぼ同形状の嵌合穴、を形成し、治具上にバスバーのパターン部分及びタブ端子部材を位置決め保持した状態でレーザ光Ｘを被溶接部分に照射し、バスバーのパターン部分にタブ端子部材を溶接する。
特開平１１−７７３４７号公報 特開平１１−１０４８６５号公報 特開２０００−９０９９３号公報

上記のような実情に鑑みてなされたものであり、レーザ反射率の高い金属同士のレーザ溶接に低出力のレーザを用い、突合せや重ねのギャップがあっても安定して溶接可能な低出力レーザの溶接構造を提供することを目的とする。

態様のひとつである第１部材と第２部材とを重ね合わせてなる重ね合わせ部を有する低出力レーザの溶接構造であって、前記第１部材は、前記重ね合わせ部に先端面を有し、前記先端面を前記重ね合わせ部の接触面と続く前記第２部材の表面に対して前記第１部材の前記先端面が略１３５度以上を形成し、前記第１部材の前記先端面が受光するレーザ光の照射部の位置は、前記先端面に対して略垂直方向にあることを特徴とする低出力レーザの溶接構造である。

また、前記第１部材は、先端部を略４５度に面取りした先端面を有する。
また、前記先端面が受光するレーザ光の照射部の位置は、前記先端面に対して少なくとも角度を有する方向にある。

前記第２部材は前記接触面と反対の面に弾性を有する弾性部を設ける。

開示の低出力レーザの溶接構造は、レーザ反射率の高い金属同士のレーザ溶接に低出力のレーザを用い、突合せや重ねのギャップがあっても安定した溶接ができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
（実施例１）
図１は、第１部材１と第２部材２とを重ね合わせて低出力レーザ溶接をする構造を示す斜視図である。例えば第１部材１、第２部材２は銅（Ｃｕ）などのレーザ反射率の高い板状の金属である。

第１部材１は、第２部材２と重ね合わせてなる重ね合わせ部７に先端面６を有している。先端面６は照射部４から照射されるレーザ光５を受光部９で受光する。
図２Ａに先端面６と第２部材２との関係を示す側面図であり、重ね合わせ部７の拡大した図を示す。先端面６は重ね合わせ部７の第１部材１と第２部材２の接触面８と続く第２部材２の表面に対して略１３５度の角度を形成している。

図２Ｂは先端部６とレーザ光５の関係を示す側面図である。照射部４の位置は、先端面６に低出力のレーザ光５を効率よく照射するためにレーザ光５は第２部材２表面に対して角度略４５度方向にある。

また、先端面６が受光するレーザ光５の照射部４の位置は、先端面６に対して少なくとも略垂直方向を有する方向にあることが望ましい。
ここで、レーザ光５はパルス発振式の低出力のレーザとして、例えばＹＡＧレーザなどを用いている。

図２Ｃは従来の照射位置からのレーザ光５の照射と、本発明の照射位置からのレーザ光５の照射を示す図である。
従来の照射位置から破線範囲１０に照射した場合には、第１部材１の厚さである距離Ｘ１を貫通した後に第２部材２に届く。本発明の照射位置から破線範囲９に照射した場合には斜め方向から先端面６に対してレーザ光５が照射されるため距離ｍ１を貫通したのちに第２部材２に届く。

距離Ｘ１と距離ｍ１との関係はｍ１＜Ｘ１であるため、破線範囲９に照射するレーザ光５の出力電力（Ｗ）は、破線範囲１０に照射する場合に比べて低い電力で、安定した溶接を行うことができる。
（実施例２）
図３は第２部材２に弾性部１１を設けた場合の構造を示す斜視図である。

第２部材２は接触面８と反対の面１２に弾性を有する弾性部１１を設けている。弾性部１１は、図３に示すように板状の金属を折り曲げ加工してバネのようにして弾性を持たせた構成である。

なお、本例では折り曲げ加工により弾性を持たせたが、特にこの形状に限定するものではない。第１部材１と第２部材２が重ね合わさる部分である接触面８に突合せや重ねのギャップが最小になるようにできればよい。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

第１部材と第２部材とを重ね合わせてレーザ溶接をする構造を示す斜視図である。 Ａは先端面と第２部材との関係を示す側面図であり、重ね合わせ部の拡大した図である。Ｂは先端部とレーザ光の関係を示す側面図である。Ｃは従来の照射位置からのレーザ光の照射と、本発明のレーザ光の照射位置からの照射を示す図である。 図３は第２部材２に弾性部１１を設けた場合の構造を示す斜視図である。 従来の突合せ面（Ａ）、重ね合わせ（Ｂ）、重ね隅肉（Ｃ）、横重ね（Ｄ）のレーザ溶接をする構造を示す斜視図である。

符号の説明

１ 第１部材、
２ 第２部材、
４ 照射部、
５ レーザ光、
６ 先端面、
７ 重ね合わせ部、
８ 接触面、
９ 受光部
４１ 第１部材、
４２ 第２部材、
４３ 溶接補助材料、
４４ 照射部、
４５ レーザ光、

Claims (4)

1. 第１部材と第２部材とを重ね合わせてなる重ね合わせ部を有する低出力レーザの溶接構造であって、
   前記第１部材は、前記重ね合わせ部に先端面を有し、前記先端面を前記重ね合わせ部の接触面と続く前記第２部材の表面に対して前記第１部材の前記先端面が略１３５度以上を形成し、前記第１部材の前記先端面が受光するレーザ光の照射部の位置は、前記先端面に対して略垂直方向にあることを特徴とする低出力レーザの溶接構造。
2. 前記第１部材は、先端部を略４５度に面取りした先端面を有することを特徴とする、
   請求項１に記載の低出力レーザの溶接構造。
3. 前記先端面が受光するレーザ光の照射部の位置は、前記先端面に対して少なくとも角度を有する方向にあることを特徴とする請求項１に記載の低出力レーザの溶接構造。
4. 前記第２部材は前記接触面と反対の面に弾性を有する弾性部を設けることを特徴とする請求項１に記載の低出力レーザの溶接構造。