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公開番号2024157413
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-07
出願番号2023071766
出願日2023-04-25
発明の名称レーザ溶接方法およびレーザ溶接システム
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類B23K 26/21 20140101AFI20241030BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】加工コスト上昇および導電率低下を防止しつつ、ブローホールを低減することができるレーザ溶接方法の提供。
【解決手段】加工対象に対してレーザ光を照射することにより溶接を行うレーザ溶接方法であって、加工対象に第1レーザ光LL1を照射して加工対象を溶融する第1の工程と、第1の工程により溶融した溶融領域に、第1レーザ光LL1と異なる第2レーザ光LL2を照射して、溶融領域の溶融量を維持する第2の工程と、を含む。そして、例えば、図11に示すように、第1レーザ光LL1の照射開始から所定時間が経過したら、第1レーザ光LL1の出力を所定量だけ低下させ、第2レーザ光LL2の出力を第1レーザ光LL1の出力よりも小さく設定する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
加工対象に対してレーザ光を照射することにより溶接を行うレーザ溶接方法であって、
前記加工対象に第１レーザ光を照射して前記加工対象を溶融する第１の工程と、
前記第１の工程により溶融した溶融領域に、前記第１レーザ光と異なる第２レーザ光を照射して、前記溶融領域の溶融量を維持する第２の工程と、を含み、
（Ａ）前記第１レーザ光の照射開始から所定時間が経過したら、前記第１レーザ光の出力を所定量だけ低下させ、前記第２レーザ光の出力を前記第１レーザ光の出力よりも小さく設定する、第１のレーザ光構成、
または、
（Ｂ）前記第１レーザ光は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の第１波長を有し第１出力のレーザ光を含み、前記第２レーザ光は、前記第１波長を有し出力が前記第１出力よりも小さくおよび／またはデフォーカス状態のレーザ光を含む、第２のレーザ光構成、
を備える、レーザ溶接方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載のレーザ溶接方法において、
前記第１レーザ光の出力を所定量だけ低下させる際には、照射時間の経過に伴って連続的に徐々に低下させる、レーザ溶接方法。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ溶接方法において、
前記加工対象は並置された複数の導体の導体端部であって、前記所定量の低下は複数段階で行われ、
前記複数段階の各段階におけるレーザ光照射においては、複数の前記導体端部の各々におけるレーザ光の走査は、往復走査の整数倍に設定される、レーザ溶接方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のレーザ溶接方法において、
前記第１のレーザ光構成における前記第１レーザ光は、前記第１波長を有し第２出力のレーザ光と、４００［ｎｍ］以上かつ５００［ｎｍ］以下の第２波長を有し前記第２出力よりも小さい第３出力のレーザ光とを含み、
前記第１のレーザ光構成における前記第２レーザ光は、前記第２波長を有し前記第３出力のレーザ光を含む、レーザ溶接方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のレーザ溶接方法において、
前記加工対象は並置された複数の導体の導体端部であって、
前記第１の工程および前記第２の工程においては、レーザ光を前記導体端部に個別に走査する、レーザ溶接方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のレーザ溶接方法において、
前記加工対象は並置された複数の導体の導体端部であって、
各導体端部に形成された各溶融領域が合流して一つの合併溶融領域が形成されるまでは、レーザ光を前記導体端部に個別に走査し、
前記合併溶融領域が形成された後は、前記導体端部の各々を跨ぐようにレーザ光を走査する、レーザ溶接方法。
【請求項７】
第１レーザ光を発生する第１レーザ光発生装置と、
前記第１レーザ光と異なる第２レーザ光を発生する第２レーザ光発生装置と、
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を加工対象に照射する光学装置と、
前記第１レーザ光発生装置、前記第２レーザ光発生装置および前記光学装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記加工対象に前記第１レーザ光を照射して前記加工対象を溶融させ、次いで、溶融した溶融領域に前記第２レーザ光を照射して前記溶融領域の溶融量を維持させるように、前記第１レーザ光発生装置、前記第２レーザ光発生装置および前記光学装置の動作を制御する、レーザ溶接システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接方法およびレーザ溶接システムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
回転電機や電力変換装置などの電気機器は大電流を低い抵抗で流す必要があり、角線のような太い導線や導体板を使用し、これらを接合して使用している（例えば、特許文献１参照）。このような導線や導体板に酸素含有量が比較的多いタフピッチ銅などを用いた場合には、溶接部にブローホールが多く形成され、強度不足や電気抵抗の増加が問題となる。そこで、特許文献１に記載の溶接方法では、接合対象である導体を溶融しながらリンを含む溶加材（脱酸材）を付加することで、ブローホールを抑制した溶接を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７１６２１４４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、脱酸材を使用した接合では、接合のサイクルタイムが伸び、脱酸材の材料コストもかかってしまうため、加工コストの上昇を招く。また、脱酸材の影響で導電率の低下も招く。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によるレーザ溶接方法は、加工対象に対してレーザ光を照射することにより溶接を行うレーザ溶接方法であって、前記加工対象に第１レーザ光を照射して前記加工対象を溶融する第１の工程と、前記第１の工程により溶融した溶融領域に、前記第１レーザ光と異なる第２レーザ光を照射して、前記溶融領域の溶融量を維持する第２の工程と、を含み、（Ａ）前記第１レーザ光の照射開始から所定時間が経過したら、前記第１レーザ光の出力を所定量だけ低下させ、前記第２レーザ光の出力を前記第１レーザ光の出力よりも小さく設定する第１のレーザ光構成、または、（Ｂ）前記第１レーザ光は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の第１波長を有し第１出力のレーザ光を含み、前記第２レーザ光は、前記第１波長を有し出力が前記第１出力よりも小さくおよび／またはデフォーカス状態のレーザ光を含む、第２のレーザ光構成、を備える。
本発明の一態様によるレーザ溶接システムは、第１レーザ光を発生する第１レーザ光発生装置と、前記第１レーザ光と異なる第２レーザ光を発生する第２レーザ光発生装置と、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を加工対象に照射する光学装置と、前記第１レーザ光発生装置、前記第２レーザ光発生装置および前記光学装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記加工対象に前記第１レーザ光を照射して前記加工対象を溶融させ、次いで、溶融した溶融領域に前記第２レーザ光を照射して前記溶融領域の溶融量を維持させるように、前記第１レーザ光発生装置、前記第２レーザ光発生装置および前記光学装置の動作を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、加工コスト上昇および導電率低下を防止しつつ、ブローホールを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本実施形態のレーザ溶接システムの概略構成を示すブロック図である。
図２は、レーザ溶接の加工対象の一例を示す図である。
図３は、実施形態におけるレーザ溶接の制御を説明するフローチャートである。
図４は、第１走査形態を示す模式図である。
図５は、溶融領域が形成された端部を導体側方から見た図である。
図６は、第２走査形態を示す模式図である。
図７は、合併溶融領域が形成された端部を導体側方から見た図である。
図８は、レーザ光照射と溶融量およびブローホール量との関係を定性的に説明するグラフである。
図９は、ブローホールの大気放出を説明する図である。
図１０は、変形例１を説明する図である。
図１１は、変形例２を説明する図である。
図１２は、複数段階で出力を低下させる例を示す図である。
図１３は、連続的に出力を低下させる例を示す図である。
図１４は、変形例３を説明する図である。
図１５は、変形例４を説明するフローチャートである。
図１６は、板材を重ね合わせて溶接する場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施をすることが可能である。
【０００９】
図１は、本実施形態のレーザ溶接システム１の概略構成を示すブロック図である。レーザ溶接システム１は、第１のレーザ光発生装置１０、第２のレーザ光発生装置１１、光学装置１２、制御装置１３および光ファイバ１４を備えている。レーザ光発生装置１０，１１はそれぞれレーザ発振器を備えている。レーザ光発生装置１０は、波長が８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下である第１波長レーザ光を発生する。レーザ光発生装置１１は、波長が４００［ｎｍ］以上かつ５００［ｎｍ］以下である第２波長レーザ光を発生する。
【００１０】
光ファイバ１４は、レーザ光発生装置１０，１１から出力されたレーザ光を光学装置１２に導く。光学装置１２は、レーザ光発生装置１０，１１から入力されたレーザ光を加工対象１５に向かって照射するための光学系である。図示しないが、光学装置１２は、コリメートレンズ、集光レンズ、ミラー、フィルタ等を備えている。光学装置１２は、加工対象１５上でレーザ光を走査可能に構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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