(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-06
(45)【発行日】2023-09-14
(54)【発明の名称】レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/21 20140101AFI20230907BHJP
B23K 26/082 20140101ALI20230907BHJP
【ＦＩ】
B23K26/21 E
B23K26/082
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020029809
(22)【出願日】2020-02-25
(65)【公開番号】P2021133383
(43)【公開日】2021-09-13
【審査請求日】2023-01-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000109738
【氏名又は名称】デルタ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100176304
【弁理士】
【氏名又は名称】福成 勉
(72)【発明者】
【氏名】山本 幸男
(72)【発明者】
【氏名】都藤 智仁
(72)【発明者】
【氏名】平岡 正嗣
(72)【発明者】
【氏名】高橋 聖也
【審査官】山下 浩平
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／１２９２３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１８９８５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１０４７６２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属材料からなる板状の第１部材と、金属材料からなる第２部材とをレーザ溶接により接合するレーザ溶接方法であって、前記第２部材を前記第１部材の一方の主面に当接または近接させる配置ステップと、
レーザ光を、前記第２部材を前記第１部材に当接または近接させる前記一方の主面とは反対側の主面である前記第１部材の他方の主面に照射するレーザ光照射ステップと、
を備え、
前記レーザ光照射ステップでは、前記第１部材および前記第２部材を溶融させて、平面視で略円形状またはオーバル形状の溶接部、および前記第１部材と前記第２部材の接合部に隅肉部を形成する、
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、前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以下となる範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する領域である所定領域とする、
レーザ溶接方法。
【請求項3】
請求項２に記載のレーザ溶接方法において、前記レーザ光照射ステップでは、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査させる、
レーザ溶接方法。
【請求項4】
請求項１に記載のレーザ溶接方法において、前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以上となる場合、前記第２部材の幅方向の範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する領域である所定領域とし、
前記レーザ光照射ステップでは、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査して、前記レーザ光の照射範囲に溶加材を供給する、
レーザ溶接方法。
【請求項5】
請求項１から請求項４の何れかに記載のレーザ溶接方法において、前記溶接部を複数形成する、
レーザ溶接方法。
【請求項6】
請求項５に記載のレーザ溶接方法において、前記レーザ光照射ステップでは、
複数の前記溶接部を互いに離間して形成した後、
隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を形成する、
レーザ溶接方法。
【請求項7】
請求項５に記載のレーザ溶接方法において、前記レーザ光照射ステップでは、
複数の前記溶接部を互いに離間して形成しつつ、
隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を連続して形成する、
レーザ溶接方法。
【請求項8】
金属材料からなる板状の第１部材と、金属材料からなる第２部材とをレーザ溶接により接合するレーザ溶接装置であって、レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ光を集光する集光部と、
前記レーザ光のスポットを走査する走査部と、
前記レーザ発振器および前記走査部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２部材を前記第１部材の一方の主面に当接または近接させた状態で、
前記レーザ光を、前記第２部材を前記第１部材に当接または近接させる前記一方の主面とは反対側の主面である前記第１部材の他方の主面に照射させ、
前記レーザ光の照射により、前記第１部材および前記第２部材を溶融させて、平面視で略円形状またはオーバル形状の溶接部、および前記第１部材と前記第２部材の接合部に隅肉部を形成させる、
レーザ溶接装置。
【請求項9】
請求項８に記載のレーザ溶接装置において、前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以下となる範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する領域である所定領域とする、
レーザ溶接装置。
【請求項10】
請求項９に記載のレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射に際しては、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査させる、
レーザ溶接装置。
【請求項11】
請求項８に記載のレーザ溶接装置において、溶加材を供給する溶加材供給機を更に備え、
前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以上となる場合、前記第２部材の幅方向の範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する範囲である所定領域とし、
前記レーザ光の照射に際しては、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査して、前記レーザ光の照射範囲に前記溶加材を供給する、
レーザ溶接装置。
【請求項12】
請求項８から請求項１１の何れかに記載のレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射により、前記溶接部を複数形成する、
レーザ溶接装置。
【請求項13】
請求項１２に記載のレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射に際しては、
複数の前記溶接部を互いに離間して形成した後、
隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を形成する、
レーザ溶接装置。
【請求項14】
請求項１２に記載のレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射に際しては、
複数の前記溶接部を互いに離間して形成しつつ、
隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を連続して形成する、
レーザ溶接装置。
【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装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属部材同士の接合には、レーザ溶接技術が用いられることがある。レーザ溶接による金属部材同士の接合は、レーザ光の照射によって金属部材の一部を溶融させ、凝固させることでなされる。レーザ溶接により金属部材同士を接合する場合には、抵抗溶接などによる場合に比べて、溶接速度が速く、熱影響が少ない、という優位性がある。
【0003】
特許文献１には、２枚の金属板を互いに垂直に突き合せ、突き合せ部に沿ってレーザ光を照射して溶接を行い、Ｔ形またはＨ形の形鋼を形成するレーザ溶接方法が開示されている。特許文献１に開示の方法では、突き合せた金属板の両面から対向する位置に２つのレーザビームを同時に照射するとともに、同方向に照射点を移動させて溶接を行うこととしている。
【0004】
特許文献２には、ウェブ材の両端部にフランジ材を押し当てた２箇所のＴ字状継手部を、ウェブ材の片面側から同時にレーザ光を照射して１パス溶接を行う溶接Ｈ形鋼の製造方法が開示されている。特許文献２に開示の方法では、溶接前のフランジ材を、レーザ光照射側におけるウェブ材となす角度が、レーザ光照射側とは反対側におけるウェブ材となす角度よりも小さくなるように保持した状態でレーザ溶接を行うこととしている。
【0005】
特許文献３には、車両用シートの製造において、スライダのアッパーレールと連結ブラケットとをレーザ溶接する方法が開示されている。特許文献３に開示の方法では、アッパーレールにおける断面Ｕ字形状をした部分の上面に対して、断面Ｌ字形状をした連結ブラケットの下面を重ね合わせ、重ね合わせの両側部分にレーザ光を照射することとしている。
【0006】
特許文献４には、構造物のＴ字継手、重ね継手に隅肉溶接を行うに際して、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う方法が開示されている。
【0007】
特許文献５には、丸棒状の金属棒を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザ溶接する装置が開示されている。特許文献５に開示の技術では、平坦な板面上に配置した金属板上の所定位置に金属棒を配置し、この金属棒を逆Ｙ字状の光学ユニットの二股状の凹部で金属板側に加圧した状態にして、光学ユニットの上部から入射されたレーザ光を二股状の分岐経路に2分割して導波し、分岐経路の端部に配設された集光レンズによって集光し、集光スポットが金属板上に配置された金属棒との接触箇所の近傍部位になるように両側からレーザ光を照射することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２００５－２１９１２号公報
【文献】特許第５６５６２２０号公報
【文献】特開２０１９－６９７８４号公報
【文献】特許第３９０７３７３号公報
【文献】特許第３９３５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、従来技術では、次の（ｉ）～（ｉｘ）のような問題がある。
【0010】
（ｉ）従来技術では、レーザ光のスポット径や溶融範囲が狭く、正確に溶接個所に狙いを定めなければならず、レーザ光もしくは溶接対象部材が位置ずれを起こすと裕度が低いために正しく接合できない。
【0011】
（ｉｉ）従来技術では、溶接する対象部材の突き合せの開先精度が悪い場合、ワークギャップができることでスポット径の小さいレーザ光が照射箇所を通り抜けてしまったり、適切に溶接できず、溶け落ち、溶け込み不足、アンダーカットができてしまったりすることで疲労強度が著しく低下する。これを回避しようとすれば、開先精度を向上させる必要があり、大幅なコストアップを招くことになる。
【0012】
（ｉｉｉ）従来技術では、複数枚重ねた状態で溶接しようとすると厚くなり、溶け込み深さを深くするためにより高いエネルギのレーザ光が必要になる。この場合、低速度で走査した場合には溶け落ちやポロシティが発生しやすく、逆に高速度で走査した場合にはスパッタが発生しアンダーフィルやハンピングが形成しやすくなるために制御が難しくなる。また、積層することで各部材の精度誤差が累積し、溶接箇所が適切に当接しないなどで接合されないか十分な強度を有しない場合が生じる。
【0013】
（ｉｖ）レーザ溶接により接合を行った場合には、アーク溶接により接合を行った場合よりも角変形量（歪み）が小さいが、上記特許文献２に開示の技術のように角変形量（歪み）を防止したり矯正したりする必要がある。
【0014】
（ｖ）従来技術では、溶接する形状によって、レーザ光を照射する方向や範囲に制限があるために一部分しか溶接できず、十分な強度を得ることができない。例えば、板材の主面にパイプの外周面を当接または近接させて溶接する場合は、互いに接している部分を線でしか溶接することができず、十分な強度を得ることができない。
【0015】
（ｖｉ）従来技術では、隅肉部分はレーザ光の照射部分に小さく形成されるか、ほとんど形成されない。隅肉を形成するには、上記特許文献４に開示の技術のように、アーク溶接と複合させるか、フィラー材等の溶加材を加えるか、隅肉が形成できるだけ余分に部材の形状を追加するなどの必要がある。
【0016】
（ｖｉｉ）従来技術では、連続溶接する場合に後半になるに従って入熱量が入る。また、レーザ光の出力が一定の場合、端部になると走査速度が低下するため、入熱量が増加して溶け落ち制御が難しくなる。
【0017】
（ｖｉｉｉ）従来技術では、Ｔ字継手等の両側に隅肉形状を形成するためには、複数回のレーザ照射を行うか、複数台のレーザヘッドを用いる必要がある。このため、工程の増加もしくは設備費用の増加を招く。また、レーザ溶接機の他に、例えばアーク溶接機などの別の設備が必要な場合が生じる。
【0018】
（ｉｘ）従来技術では、レーザ溶接装置のヘッドやレーザ光が届かない複雑な形状や狭い箇所にレーザ溶接を行う必要がある場合には、専用のレーザ溶接装置が必要となったり、レーザ光を上記のような箇所に照射できるように構造を変更したり、複数の工程を要したりするなどの問題がある。
【0019】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものであって、金属板に対して種々の形状を有する金属部材を溶接するにあたって、高い位置裕度を持って、かつ、複雑な接合形態においても溶加材を添加せず隅肉部を形成でき、高い生産性で高強度に接合することができるレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明の一態様に係るレーザ溶接方法は、金属材料からなる板状の第１部材と、金属材料からなる第２部材とをレーザ溶接により接合するレーザ溶接方法であって、前記第２部材を前記第１部材の一方の主面に当接または近接させる配置ステップと、レーザ光を、前記第２部材を前記第１部材に当接または近接させる前記一方の主面とは反対側の主面である前記第１部材の他方の主面に照射するレーザ光照射ステップと、を備え、前記レーザ光照射ステップでは、前記第１部材および前記第２部材を溶融させて、平面視で略円形状またはオーバル形状の溶接部、および前記第１部材と前記第２部材の接合部に隅肉部を形成する。
【0021】
上記態様に係るレーザ溶接方法では、第２部材を第１部材に当接または近接させる上記一方の主面とは反対側の主面である第１部材の上記他方の主面にレーザ光を照射することで、複雑な形状を有している側にレーザ光を照射することを回避することができ、複雑な形状を実現しようとすることに起因する複数回のパスや複数台のレーザヘッドの使用、レーザ光が届かない箇所への専用装置の追加や工程、照射方向の制限などが不要となり、上記（ｖ）、（ｖｉｉｉ）、（ｉｘ）の課題を解決することができる。
【0022】
また、上記態様に係るレーザ溶接方法では、平面視で略円形状またはオーバル形状の溶接部を形成し、広い溶接部の幅を有することでレーザ光や溶接対象部材の位置ズレに対する裕度を向上させると同時に、レーザ光照射が上記溶接部内で完結するので後半になるにつれて入熱量が増加し、溶け落ち制御が難しくなるということがない。また、広い溶接部の幅と深い溶け込み量となることで、溶接熱が集中せず、溶接する部材の両面に対称に近い溶融池が形成される状態となることで角変形量（歪み）をより抑えることができる。また、溶融する幅や深さが広がったことで、溶融金属量が増加し、適切なギャップ量であれば溶加材の供給や隅肉部用の形状を追加することなく接合部に溶融金属の一部が流れ込み、表面張力により別途処理を施すことなく内方側に窪んだ曲面（Ｒ形状）を形成し、応力集中が起こり難い隅肉部となる。さらに、プレスのせん断面や破断面などの開先精度が低い箇所や複数枚重ねることで発生する精度誤差によるワークギャップなどに増加した溶融金属の一部が流れ込むことで十分な接合強度を確保することができ、上記（ｉ）～（ｉｖ）、（ｖｉ）、（ｖｉｉ）の課題を解決することができる。
【0023】
以上より、上記態様に係るレーザ溶接方法では、上記（ｉ）～（ｉｘ）の課題を解決することができる。これにより、上記態様に係るレーザ溶接方法では、金属板に対して種々の形状を有する金属部材を溶接するにあたって、高い位置裕度を持って、かつ、複雑な接合形態においても溶加材を添加せず隅肉部を形成でき、高い生産性で高強度に接合することができる。
【0024】
上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以下となる範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する領域である所定領域とする、こととしてもよい。
【0025】
上記のように、レーザ光を照射する領域である所定領域を、上記投影された範囲に設定することにより、溶加材を加えたり、隅肉が形成できるだけ余分に部材の形状を追加したりしなくても、前記第１部材と前記第２部材の接合部に十分大きな隅肉部を形成することが可能となる。よって、上記構成を採用する場合には、第１部材と第２部材とをより高強度に接合するのに優位である。
【0026】
上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記レーザ光照射ステップでは、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査させる、こととしてもよい。
【0027】
上記のように、所定箇所の周りをレーザ光のスポットを周回走査させることにより溶接部および隅肉部を形成する場合には、第１部材および第２部材を溶融・攪拌させて溶接部を形成するので、第１部材と第２部材との間に隙間が空いていても、当該隙間に溶融金属を流し込むことができ、高い接合強度を得ることができる。
【0028】
上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以上となる場合、前記第２部材の幅方向の範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する領域である所定領域とし、前記レーザ光照射ステップでは、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査して、前記レーザ光の照射範囲に溶加材を供給する、こととしてもよい。
【0029】
上記のように、上記隙間が第１部材の板厚の１／２以上となる場合に、レーザ光の照射範囲に溶加材を供給することにより、接合強度の低下や溶け落ち等の問題の発生を抑制することができる。よって、上記構成を採用する場合には、例え上記隙間が第１部材の板厚の１／２以上であっても、第１部材と第２部材とを高い強度で接合することが可能となる。
【0030】
上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記溶接部を複数形成する、こととしてもよい。
【0031】
上記のように、溶接部を複数形成することにより、溶接の後半や端部での入熱量の入りすぎによる溶け落ち等の問題の発生を抑制しながら、第１部材と第２部材とを高い強度で接合することができる。
【0032】
上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記レーザ光照射ステップでは、複数の前記溶接部を互いに離間して形成した後、隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を形成する、こととしてもよい。
【0033】
上記のように、隣り合う溶接部同士の間を接続するように線状溶接部を形成することとする場合には、気密性の確保、および応力の低い箇所での工数低減を図ることができる。
【0034】
上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記レーザ光照射ステップでは、複数の前記溶接部を互いに離間して形成しつつ、隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を連続して形成する、こととしてもよい。
【0035】
上記のように、複数の溶接部（スポットを周回走査して形成される溶接部）を形成しつつ、線状溶接部を連続して形成する場合にも、複数の溶接部を形成した後に線状溶接部を形成する場合と同様に、気密性の確保、および応力の低い箇所での工数低減を図ることができる。
【0036】
本発明の一態様に係るレーザ溶接装置は、金属材料からなる板状の第１部材と、金属材料からなる第２部材とをレーザ溶接により接合するレーザ溶接装置であって、レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ光を集光する集光部と、前記レーザ光のスポットを走査する走査部と、前記レーザ発振器および前記走査部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２部材を前記第１部材の一方の主面に当接または近接させた状態で、前記レーザ光を、前記第２部材を前記第１部材に当接または近接させる前記一方の主面とは反対側の主面である前記第１部材の他方の主面に照射させ、前記レーザ光の照射により、前記第１部材および前記第２部材を溶融させて、平面視で略円形状またはオーバル形状の溶接部、および前記第１部材と前記第２部材の接合部に隅肉部を形成させる。
【0037】
上記態様に係るレーザ溶接装置では、第２部材を第１部材に当接または近接させる上記一方の主面とは反対側の主面である第１部材の上記他方の主面にレーザ光を照射することで、複雑な形状を有している側にレーザ光を照射することを回避することができ、複雑な形状を実現しようとすることに起因する複数回のパスや複数台のレーザヘッドの使用、レーザ光が届かない箇所への専用装置の追加や工程、照射方向の制限などが不要となり、上記（ｖ）、（ｖｉｉｉ）、（ｉｘ）の課題を解決することができる。
【0038】
また、上記態様に係るレーザ溶接装置では、平面視で略円形状またはオーバル形状の溶接部を形成し、広い溶接部の幅を有することでレーザ光や溶接対象部材の位置ズレに対する裕度を向上させると同時に、レーザ光照射が上記溶接部内で完結するので後半になるにつれて入熱量が増加し、溶け落ち制御が難しくなるということがない。また、広い溶接部の幅と深い溶け込み量となることで、溶接熱が集中せず、溶接する部材の両面に対称に近い溶融池が形成される状態となることで角変形量（歪み）をより抑えることができる。また、溶融する幅や深さが広がったことで、溶融金属量が増加し、適切なギャップ量であれば溶加材の供給や隅肉部用の形状を追加することなく接合部に溶融金属の一部が流れ込み、表面張力により別途処理を施すことなく内方側に窪んだ曲面（Ｒ形状）を形成し、応力集中が起こり難い隅肉部となる。さらに、プレスのせん断面や破断面などの開先精度が低い箇所や複数枚重ねることで発生する精度誤差によるワークギャップなどに増加した溶融金属の一部が流れ込むことで十分な接合強度を確保することができ、上記（ｉ）～（ｉｖ）、（ｖｉ）、（ｖｉｉ）の課題を解決することができる。
【0039】
以上より、上記態様に係るレーザ溶接装置では、上記（ｉ）～（ｉｘ）の課題を解決することができる。これにより、上記態様に係るレーザ溶接装置では、金属板に対して種々の形状を有する金属部材を溶接するにあたって、高い位置裕度を持って、かつ、複雑な接合形態においても溶加材を添加せず隅肉部を形成でき、高い生産性で高強度に接合することができる。
【0040】
上記態様に係るレーザ溶接装置において、前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以下となる範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する領域である所定領域とする、こととしてもよい。
【0041】
上記のように、レーザ光を照射する領域である所定領域を、上記投影された範囲に設定することにより、溶加材を加えたり、隅肉が形成できるだけ余分に部材の形状を追加したりしなくても、前記第１部材と前記第２部材の接合部に十分大きな隅肉部を形成することが可能となる。よって、上記構成を採用する場合には、第１部材と第２部材とをより高強度に接合するのに優位である。
【0042】
上記態様に係るレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射に際しては、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査させる、こととしてもよい。
【0043】
上記のように、所定箇所の周りをレーザ光のスポットを周回走査させることにより溶接部および隅肉部を形成する場合には、第１部材および第２部材を溶融・攪拌させて溶接部を形成するので、第１部材と第２部材との間に隙間が空いていても、当該隙間に溶融金属を流し込むことができ、高い接合強度を得ることができる。
【0044】
上記態様に係るレーザ溶接装置において、溶加材を供給する溶加材供給機を更に備え、前記第２部材が前記第１部材に当接または近接する前記一方の主面と、当該一方の主面と前記第２部材の表面との隙間が前記第１部材の板厚の１／２以上となる場合、前記第２部材の幅方向の範囲を前記第１部材の前記他方の主面に投影し、当該投影された範囲を前記レーザ光を照射する範囲である所定領域とし、前記レーザ光の照射に際しては、前記第１部材の前記所定領域内に中心を持つ所定箇所の周りを前記レーザ光のスポット径よりも大きな径となるように前記スポットを周回走査して、前記レーザ光の照射範囲に前記溶加材を供給する、こととしてもよい。
【0045】
上記のように、上記隙間が第１部材の板厚の１／２以上となる場合に、レーザ光の照射範囲に溶加材を供給することにより、接合強度の低下や溶け落ち等の問題の発生を抑制することができる。よって、上記構成を採用する場合には、例え上記隙間が第１部材の板厚の１／２以上であっても、第１部材と第２部材とを高い強度で接合することが可能となる。
【0046】
上記態様に係るレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射により、前記溶接部を複数形成する、こととしてもよい。
【0047】
上記のように、溶接部を複数形成することにより、溶接の後半や端部での入熱量の入りすぎによる溶け落ち等の問題の発生を抑制しながら、第１部材と第２部材とを高い強度で接合することができる。
【0048】
上記態様に係るレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射に際しては、複数の前記溶接部を互いに離間して形成した後、隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を形成する、こととしてもよい。
【0049】
上記のように、隣り合う溶接部同士の間を接続するように線状溶接部を形成することとする場合には、気密性の確保、および応力の低い箇所での工数低減を図ることができる。
【0050】
上記態様に係るレーザ溶接装置において、前記レーザ光の照射に際しては、複数の前記溶接部を互いに離間して形成しつつ、隣り合う前記溶接部同士を接続するように、平面視で線状の線状溶接部を連続して形成する、こととしてもよい。
【0051】
上記のように、複数の溶接部（スポットを周回走査して形成される溶接部）を形成しつつ、線状溶接部を連続して形成する場合にも、複数の溶接部を形成した後に線状溶接部を形成する場合と同様に、気密性の確保、および応力の低い箇所での工数低減を図ることができる。
【発明の効果】
【0052】
上記の各態様では、金属板に対して種々の形状を有する金属部材を溶接するにあたって、高い位置裕度を持って、かつ、複雑な接合形態においても溶加材を添加せず隅肉部を形成でき、高い生産性で高強度に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の第１実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を示す模式図である。
【図2】レーザ溶接により板材同士を接合する方法を説明するための斜視図であって、（ａ）は金属板同士を突き合せた状態で配置する配置ステップを示し、（ｂ）は金属板の上面にレーザ光を照射するレーザ光照射ステップを示す。
【図3】レーザ溶接の際のレーザ光のスポットの走査軌跡を示す平面図である。
【図4】溶接部を示す平面図である。
【図6】金属板の突き合せ部分とレーザ光のスポットの周回中心との位置関係を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図7】本発明の第２実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す断面図である。
【図8】本発明の第３実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図（一部断面図）である。
【図9】本発明の第４実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図（一部断面図）である。
【図10】本発明の第５実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図（一部断面図）である。
【図11】金属板およびパイプ材と溶接部の中心との位置関係を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図12】本発明の第６実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図（一部断面図）である。
【図13】本発明の第７実施形態に係るレーザ溶接方法を説明するための斜視図である。
【図14】（ａ）は、本発明の第８実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部を示す平面図、（ｂ）は、本発明の第９実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部を示す平面図、（ｃ）は、本発明の第１０実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部を示す平面図、（ｄ）は、本発明の第１１実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部を示す平面図、（ｅ）は、本発明の第１２実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部を示す平面図、（ｆ）は、本発明の第１３実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部を示す平面図である。
【図15】（ａ）は、本発明の第１４実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図（一部断面図）、（ｂ）は、本発明の第１５実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す平面図、（ｃ）は、第１５実施形態に係る溶接部を示す断面図である。
【図16】（ａ）は、本発明の第１６実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図、（ｂ）は、第１６実施形態に係る溶接部を示す断面図、（ｃ）は、第１７実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図、（ｄ）は、第１７実施形態に係る溶接部を示す断面図である。
【図17】本発明の第１８実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部を示す斜視図（一部断面図）である。
【図18】（ａ）は、実施例に係るレーザ溶接方法を示す斜視図、（ｂ）は、比較例に係るレーザ溶接方法を示す斜視図、（ｃ）は、実施例に係るレーザ溶接方法により形成されたＴ字継手における鋼板の形状変形状態を示す断面図、（ｄ）は、比較例に係るレーザ溶接方法により形成されたＴ字継手における鋼板の形状変形状態を示す断面図である。
【図19】（ａ）は、実施例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の方法を示す模式図、（ｂ）は、比較例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の第１の方法を示す模式図、（ｃ）は、比較例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の第２の方法を示す模式図である。
【図20】疲労強度試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0054】
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明を例示的に示すものであって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
【0055】
【0056】
図１に示すように、レーザ溶接装置１は、レーザ発振器１１と、光路１２と、集光部１３と、を備える。レーザ発振器１１は、当該レーザ発振器１１に接続されたコントローラ（制御部）１６からの指令に従ってレーザ光ＬＢを発振する。
【0057】
レーザ発振器１１で発振されたレーザ光ＬＢは、光路１２を通り集光部１３へと伝搬される。集光部１３では、伝搬されてきたレーザ光ＬＢが金属板（第１部材）５０１の上面に集光される（スポットが形成される）。ここで、集光部１３は、レーザ光ＬＢを集光する機能（集光部としての機能）とともに、スポットを金属板５０１の上面上で走査する機能（走査部としての機能）も有する。スポットの走査に関しても、コントローラ１６からの指令に従ってなされる。
【0058】
コントローラ１６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから構成されたマイクロプロセッサと、その周辺回路と、を含み構成されている。
【0059】
なお、本実施形態に係るレーザ溶接装置１では、光路１２の一例として光ファイバーケーブルを用いているが、これ以外にもレーザ光ＬＢを伝搬することができる種々の航路を採用することもできる。ここで、本実施形態では、一例として、金属板５０１と金属板（第２部材）５０２とを接合してＴ字継手を形成することとしている。
【0060】
レーザ溶接装置１は、溶接ロボット１４と、当該溶接ロボット１４の駆動に係る駆動ドライバ１５と、を備える。溶接ロボット１４は、その先端部分に集光部１３が取り付けられており、駆動ドライバ１５に接続されたコントローラ１６からの指令に従って、集光部１３を３次元で移動させる。
【0061】
２．レーザ溶接方法の概略
図２は、レーザ溶接により板材同士を接合する方法を説明するための斜視図であって、図２（ａ）は金属板５０１の下面５０１ｂに金属板５０２の端面５０２ａを突き合せた状態で配置する配置ステップを示し、図２（ｂ）は金属板５０１の上面５０１ａにレーザ光ＬＢを照射するレーザ光照射ステップを示す。図３は、レーザ溶接の際のレーザ光ＬＢのスポットの走査軌跡ＬＬＢを示す平面図である。
図２は、レーザ溶接により板材同士を接合する方法を説明するための斜視図であって、図２（ａ）は金属板５０１の下面５０１ｂに金属板５０２の端面５０２ａを突き合せた状態で配置する配置ステップを示し、図２（ｂ）は金属板５０１の上面５０１ａにレーザ光ＬＢを照射するレーザ光照射ステップを示す。図３は、レーザ溶接の際のレーザ光ＬＢのスポットの走査軌跡ＬＬＢを示す平面図である。
【0062】
（１）配置ステップ
先ず、第１部材としての金属板５０１と、第２部材としての金属板５０２と、を準備する。このうち金属板５０１は、板厚がＴ５０１である。
先ず、第１部材としての金属板５０１と、第２部材としての金属板５０２と、を準備する。このうち金属板５０１は、板厚がＴ５０１である。
【0063】
図２（ａ）に示すように、金属板５０１の下面５０１ｂに対して金属板５０２の端面５０２ａを突き合せる。このとき、金属板５０１の下面５０１ｂと金属板５０２の端面５０２ａとの間にわずかな隙間が残っていてもよい。換言すれば、金属板５０１の下面５０１ｂに対して金属板５０２の端面５０２ａを近接させてもよい。
【0064】
（２）レーザ光照射ステップ
図２（ｂ）に示すように、金属板５０１の下面５０１ｂに金属板５０２の端面５０２ａを突き合せた状態を維持しながら、金属板５０１の上面５０１ａの所定領域に対してレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢの照射においては、図２（ｂ）の矢印で示すように、レーザ光ＬＢのスポットが所定箇所の周りを周回するように走査する。具体的には、図３に示すように、金属板５０１の上面５０１ａにおける箇所Ａｘ５０３を中心とし、当該箇所Ａｘ５０３を周回中心としてその周囲を周回し、走査軌跡ＬＬＢが渦巻き状となるようにレーザ光ＬＢのスポットを周回走査する。
図２（ｂ）に示すように、金属板５０１の下面５０１ｂに金属板５０２の端面５０２ａを突き合せた状態を維持しながら、金属板５０１の上面５０１ａの所定領域に対してレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢの照射においては、図２（ｂ）の矢印で示すように、レーザ光ＬＢのスポットが所定箇所の周りを周回するように走査する。具体的には、図３に示すように、金属板５０１の上面５０１ａにおける箇所Ａｘ５０３を中心とし、当該箇所Ａｘ５０３を周回中心としてその周囲を周回し、走査軌跡ＬＬＢが渦巻き状となるようにレーザ光ＬＢのスポットを周回走査する。
【0065】
ここで、図３に示すように、レーザ光ＬＢを照射する領域（所定領域）は、金属板５０１の上面５０１ａのうち、金属板５０２の端面５０２ａが当接した領域の反対側（金属板５０１の板厚Ｔ５０１を挟んだ反対側）の部分の一部とその周辺領域である。そして、レーザ光ＬＢのスポットが周回する領域の外径φＬは、金属板５０２の板厚に相当する領域Ｗ５０２以上となっている。
【0066】
このように外径φＬを領域Ｗ５０２以上（金属板５０２の板厚以上）とすることにより、金属板５０１と金属板５０２との接合しようとする部分を溶融させることができ、本実施形態のようにＴ字継手を形成しようとする場合に、当該継手の応力集中箇所に隅肉部を形成することができ、金属板５０１と金属板５０２とを高強度に接合することができる。
【0067】
【0068】
図３に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接装置１を用いて金属板５０１と金属板５０２とを接合した場合、平面視で略円形の溶接部５０３が形成されることになる。ただし、溶接部の平面視形状については、略円形に限らず、オーバル形状でもよい。
【0069】
図５に示すように、金属板５０１，５０２および溶接部５０３を断面で見る場合に、平面視略円形の溶接部５０３における上面（金属板５０１の上面５０１ａ側の面）５０３ａは、金属板５０１の上面５０１ａの周囲よりも若干凹んだ形状となる。
【0070】
また、平面視略円形の溶接部５０３では、金属板５０１の下面５０１ｂ側であって、金属板５０２の突き合せ部分に近い箇所に、隅肉部５０３ｂ，５０３ｃを有する。隅肉部５０３ｂ，５０３ｃは、図２（ｂ）に示すようにレーザ光ＬＢのスポットを周回させながら溶接を行うことによる溶融金属の流れ込みにより、突き合せた部分の両脇部分にワイヤなどの溶加材を供給しなくても形成される。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属板５０１と金属板５０２とを高強度に接合することができる。
【0071】
４．レーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５０３の位置設定
図６は、金属板５０１，５０２の突き合せ部分とレーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５０３との位置関係を示す図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は正面図である。
図６は、金属板５０１，５０２の突き合せ部分とレーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５０３との位置関係を示す図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は正面図である。
【0072】
図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接においては、金属板５０１の下面５０１ｂに金属板５０２の端面５０２ａを突き合せて当接させる（図２（ａ）を参照）。このため、金属板５０１と金属板５０２の突き合せ部分は、金属板５０２の板厚に相当する領域Ｗ５０２ということになる。
【0073】
本実施形態に係るレーザ溶接においては、レーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５０３を、金属板５０１の上面５０１ａにおける領域Ｗ５０２に相当する範囲に設定することとしている。これにより、図６（ａ）に示すように、金属板５０１の上面５０１ａにおける領域Ｗ５０２内に中心を有する平面視略円形の溶接部５０３が形成されることになる。
【0074】
以上のように、周回中心Ａｘ５０３を設定することにより、溶加材の供給や溶接部の周辺部分を予め加工するなどしなくても、金属板５０１の下面５０１ｂと金属板５０２の端面５０２ａとの突き合せ部分の両脇部分に隅肉部５０３ｂ，５０３ｃを形成することができ、金属板５０１と金属板５０２とを高強度に接合するのに優位である。
【0075】
また、接合しようとする両部材５０１，５０２をレーザ光で溶融することで、接合角部に重力と表面張力の作用で隅肉部５０３ｂ，５０３ｃが形成され、さらに強度アップが図られる。
【0076】
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５０９を示す断面図である。
図７は、本発明の第２実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５０９を示す断面図である。
【0077】
本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。上記第１実施形態と相違する点は、接合しようとする金属板５０６～５０８が３枚である点である。
【0078】
図７に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、配置ステップにおいて、金属板５０６と金属板５０７とを重ね合わせ、金属板５０８の端面を金属板５０７の下面に当接または近接させる。なお、本実施形態では、金属板５０６と金属板５０７との間に微細な隙間Ｇ１が空いている。ただし、金属板５０６と金属板５０７との間の隙間Ｇ１については、必ずしも必要ではない。
【0079】
そして、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、レーザ光ＬＢを金属板５０６の上方から当該金属板５０６の上面５０６ａに対して照射して平面視略円形の溶接部５０９を形成する。これにより、金属板５０６と金属板５０７と金属板５０８とが接合される。
【0080】
なお、本実施形態でも、レーザ光照射ステップにおいて、レーザ光ＬＢのスポットを所定箇所の周りを周回するように走査して、平面視で略円形またはオーバル形状の溶接部５０９が形成されるとともに、上記実施敬愛と同様に、隅肉部５０９ｂ，５０９ｃが形成される。そして、図７に示すように、平面視略円形の溶接部５０９の上面５０９ａは、金属板５０６の上面５０６ａよりも若干凹んだ形状となる。
【0081】
本実施形態に係るレーザ溶接方法では、重ね合わせた２枚の金属板５０６，５０７を含む状態での溶接を行うものであるが、上記第１実施形態と同様に高強度での接合を行うことができる。
【0082】
ここで、上記特許文献２に開示の技術では、金属板の上面からレーザ光を照射し、上面上でレーザ光のスポットをウィービング（ジグザグ状に走査、曲線状に走査、波形状に走査、螺旋状に走査）している。このような方法を採用する場合には、溶接が可能な金属部材の配置形態に限りがあり、配置形態によっては十分な接合強度を得ることができない場合も生じ得る。
【0083】
また、上記（ｉｉｉ）のように、従来技術では、図７に示すように複数枚の金属板を重ね合わせて溶接を行う場合、公差内であっても部材ごとの精度誤差によって生じるズレにより狙い位置裕度が低いという問題が生じる。
【0084】
また、図７などに示すような形態の継手を形成しようとする場合には、開先精度が必要となり、ワークギャップ裕度が０．２未満程度であることから、プレス加工で生じるせん断面や破断面により接合強度に影響がでる。
【0085】
さらに、ワークギャップがある場合には、アンダーカットが発生するという問題や、金属板を複数枚重ねて継手を形成することができないという問題などがある。
【0086】
これに対して、本実施形態に係るレーザ溶接方法を採用すれば、上記のような問題を解決することができ、比較的高い自由度を持って金属部材の溶接を行うことができる。
【0087】
［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略半円形の溶接部５１３を示す斜視図（一部断面図）である。
図８は、本発明の第３実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略半円形の溶接部５１３を示す斜視図（一部断面図）である。
【0088】
本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。上記第１実施形態と相違する点は、金属板５１１に対する金属板５１２の配置形態と溶接部５１３の形成箇所である。
【0089】
図８に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、２枚の金属板（第１部材、第２部材）５１１，５１２を用いて角継手を形成する。具体的には、金属板５１１の下面（一方の主面）５１１ｂにおける端部に対して、金属板５１２の端面を当接または近接させる。そして、金属板５１１の上面（他方の主面）５１１ａに対してレーザ光ＬＢを照射する。そして、上記第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢのスポットを金属板５１１の上面５１１ａの所定箇所の周りを周回させる。これにより、平面視略半円形の溶接部５１３が形成される。
【0090】
また、金属板５１１の下面５１１ｂに対して金属板５１２が突き合わされた部分に隅肉部５１３ｂが形成される。
【0091】
レーザ光ＬＢのスポットの周回に係る領域の定義については、上記第１実施形態と同じである。ただし、角継手の形成においては、金属板５１１の上面５１１ａの外側へのレーザ光ＬＢの照射を行わないように走査軌跡が制御される。
【0092】
上記のようなレーザ溶接方法により角継手を形成する場合にも、上記第１実施形態と同様に、高い位置裕度を持って金属板５１１と金属板５１２とを高強度に接合することができる。
【0093】
［第４実施形態］
図９は、本発明の第４実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５１８を示す斜視図（一部断面図）である。
図９は、本発明の第４実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５１８を示す斜視図（一部断面図）である。
【0094】
本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。上記第１実施形態と相違する点は、Ｌ字断面の金属板５１７を第２部材として用いる点である。
【0095】
図９に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、２枚の金属板（第１部材、第２部材）５１６，５１７を用いてフレア形継手を形成する。具体的には、金属板５１６の下面（一方の主面）５１６ｂに対して、Ｌ字形状の断面を有する金属板５１７の一部を当接させる。そして、金属板５１６の上面（他方の主面）５１６ａに対してレーザ光ＬＢを照射する。本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢのスポットを金属板５１６の上面５１６ａの所定箇所の周りを周回させる。これにより、平面視略円形の溶接部５１８が形成される。
【0096】
また、金属板５１６の下面５１６ｂに対して金属板５１７が当接した部分の近傍の隙間部分に隅肉部５１８ｂが形成される。
【0097】
ここで、上面５１６ａにおけるレーザ光ＬＢを照射する領域は、上面５１６ａを平面視した場合に、金属板５１７の曲折部５１７ａが配される箇所の金属板５１６の板厚を挟んだ反対側の箇所とその周辺領域である。なお、レーザ光ＬＢのスポットの周回に係る領域の定義については、上記第１実施形態と同じである。
【0098】
上記のようなレーザ溶接方法により角継手を形成する場合にも、上記第１実施形態と同様に、高い位置裕度を持って金属板５１６と金属板５１７とを高強度に接合することができる。
【0099】
［第５実施形態］
図１０は、本発明の第５実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５２３を示す斜視図（一部断面図）である。図１１は、金属板５２１およびパイプ材５２２と溶接部５２３の中心（レーザ光ＬＢのスポットの周回中心）Ａｘ５２３との位置関係を示す図であって、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は正面図である。
図１０は、本発明の第５実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５２３を示す斜視図（一部断面図）である。図１１は、金属板５２１およびパイプ材５２２と溶接部５２３の中心（レーザ光ＬＢのスポットの周回中心）Ａｘ５２３との位置関係を示す図であって、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は正面図である。
【0100】
１．レーザ溶接方法
図１０に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、金属板（第１部材５２１とパイプ材５２２とを接合する。具体的には、金属板５２１の下面（一方の主面）５２１ｂに対して、パイプ材５２２の外周面の一部を当接または近接させる。そして、金属板５２１の上面（他方の主面）５２１ａに対してレーザ光ＬＢを照射する。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢのスポットを金属板５２１の上面５２１ａの所定箇所の周りを周回させる。これにより、平面視略円形の溶接部５２３が形成される。
図１０に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、金属板（第１部材５２１とパイプ材５２２とを接合する。具体的には、金属板５２１の下面（一方の主面）５２１ｂに対して、パイプ材５２２の外周面の一部を当接または近接させる。そして、金属板５２１の上面（他方の主面）５２１ａに対してレーザ光ＬＢを照射する。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢのスポットを金属板５２１の上面５２１ａの所定箇所の周りを周回させる。これにより、平面視略円形の溶接部５２３が形成される。
【0101】
また、金属板５２１の下面５２１ｂに対してパイプ材５２２が当接または近接する箇所の両脇部分に隅肉部５２３ｂ，５２３ｃが形成される。
【0102】
ここで、上面５２１ａにおけるレーザ光ＬＢを照射する領域は、上面５２１ａを平面視した場合に、パイプ材５２２の外周面が当接または近接された箇所の金属板５２１の板厚を挟んだ反対側の箇所とその周辺領域である。なお、レーザ光ＬＢのスポットの周回に係る領域の定義については、上記第１実施形態と同じである。
【0103】
上記のようなレーザ溶接方法により角継手を形成する場合にも、上記第１実施形態と同様に、高い位置裕度を持って金属板５２１とパイプ材５２２とを高強度に接合することができる。
【0104】
２．レーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５２３
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属板５２１の下面（一方の主面）５２１ｂとパイプ材５２２の外周面５２２ａとが当接または最も近接する箇所をレーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５２３に設定した。このため、本実施形態に係るレーザ溶接方法を用いた場合には、平面視で周回中心Ａｘ５２３を中心とした平面視略円形の溶接部５２３が形成されることとになる。
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属板５２１の下面（一方の主面）５２１ｂとパイプ材５２２の外周面５２２ａとが当接または最も近接する箇所をレーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５２３に設定した。このため、本実施形態に係るレーザ溶接方法を用いた場合には、平面視で周回中心Ａｘ５２３を中心とした平面視略円形の溶接部５２３が形成されることとになる。
【0105】
しかしながら、レーザ光ＬＢのスポットの周回中心Ａｘ５２３については、範囲Ａｒ５２２で設定することが可能である。具体的には、範囲Ａｒ５２２を次のように設定する。
【0106】
図１１（ｂ）に示すように、金属板５２１の下面５２１ｂに対してパイプ材５２２の外周面５２２ａの一部を当接または近接させる。このとき、金属板５２１の下方において、当該金属板５２１の下面５２１ｂから隙間Ｇ２空けた状態で仮想線Ｌ０を引く。そして、仮想線Ｌ０とパイプ材５２２の外周面５２２ａとの交点を箇所Ｐ１，Ｐ２とする。
【0107】
ここで、隙間Ｇ２は、金属板５２１の板厚Ｔ５２１の１／２以下としている。
【0108】
箇所Ｐ１，Ｐ２のそれぞれから金属板５２１の上面５２１ａに対して直交する仮想線Ｌ１，Ｌ２を引く。この場合に、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２との間の領域が範囲Ａｒ５２２に設定される。
【0109】
上記のように、範囲Ａｒ５２２を設定したのは、次のような経緯からである。
【0110】
本発明の発明者等は、金属板５２１の板厚Ｔ５２１に対して隙間Ｇ２が１／２よりも大きくなると、隙間Ｇ２が大きくなるのに従ってせん断力が低下するといった問題や、溶け落ちといった問題が発生することを究明した。このような問題について本発明者等が鋭意検討した結果、隙間Ｇ２が（Ｔ５２１／２）よりも大きくなることで溶接部５２３に働く曲げ応力が大きくなり、かつ、溶融して隙間Ｇ２に流れ込む金属の量が増えることで厚さのバラツキや応力集中部での板厚減少が生じ、これらが強度低下の原因であると考えられる。よって、確実に溶接品質を保証するためには、隙間Ｇ２を金属板５２１の板厚Ｔ５２１の１／２以下に抑えることが必要であると結論付けた。
【0111】
また、２枚の金属板をレーザ溶接時にその隙間（ＧＡＰ）と引張せん断力との関係を実験した結果、ＧＡＰが板厚の２０％までは強度は微増し、３０％で上昇幅が減少し、５０％で、ＧＡＰが“０”と同程度となり、７０％では１７％低下するという結果を得ている。
【0112】
なお、本実施形態では、金属板５２１とパイプ材５２２の溶接において、上記のように範囲Ａｒ５２２を規定することとしたが、第２部材としてはパイプ材５２２に限定されるものではなく、金属板や線材など、種々の部材でも同様である。
【0113】
［第６実施形態］
図１２は、本発明の第６実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５２８を示す斜視図（一部断面図）である。
図１２は、本発明の第６実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５２８を示す斜視図（一部断面図）である。
【0114】
本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。上記第１実施形態と相違する点は、線材５２７を第２部材として用いる点である。
【0115】
図１２に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、金属板（第１部材）５２６の下面（一方の主面）５２６ｂに対して線材（第２部材）５２７を接合する。具体的には、金属板５２６の下面５２６ｂに対して、線材５２７の端面を当接または近接させる。そして、金属板５２６の上面（他方の主面）５２６ａに対してレーザ光ＬＢを照射する。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢのスポットを金属板５２６の上面５２６ａの所定箇所の周りを周回させる。これにより、平面視略円形の溶接部５２８が形成される。
【0116】
また、金属板５２６の下面５２６ｂに対して線材５２７が当接または近接した部分の両脇に隅肉部５２８ｂ，５２８ｃが形成される。
【0117】
ここで、上面５２６ａにおけるレーザ光ＬＢを照射する領域は、上面５２６ａを平面視した場合に、線材５２７の端面が当接または近接された箇所の金属板５２６の板厚を挟んだ反対側の箇所とその周辺領域である。なお、レーザ光ＬＢのスポットの周回に係る領域の定義については、上記第１実施形態と同じである。
【0118】
上記のようなレーザ溶接方法を用いた接合の場合にも、上記第１実施形態と同様に、高い位置裕度を持って金属板５２６と線材５２７とを高強度に接合することができる。
【0119】
［第７実施形態］
図１３は、本発明の第７実施形態に係るレーザ溶接方法を説明するための斜視図である。
図１３は、本発明の第７実施形態に係るレーザ溶接方法を説明するための斜視図である。
【0120】
本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。上記第１実施形態と相違する点は、金属板５３１と金属板５３２との配置形態、およびワイヤ（溶加材）５３３を供給する点である。
【0121】
図１３に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、上記第１実施形態と同様に、２枚の金属板（第１部材、第２部材）５３１，５３２を用いてＴ字継手を形成する。具体的には、金属板５３１の下面（一方の主面）５３１ｂに対して、金属板５３２の端面５３２ａを近接させる。ここで、本実施形態では、金属板５３１の下面５３１ｂと金属板５３２の端面５３２ａとの間の隙間Ｇ３が金属板５３１の板厚Ｔ５３１の１／２以上である。
【0122】
そして、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、照射範囲にワイヤ（溶加材）５３３を供給しながら金属板５３１の上面（他方の主面）５３１ａに対してレーザ光ＬＢを照射する。なお、上記第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢのスポットを金属板５３１の上面５３１ａの所定箇所の周りを周回させることにより、平面視略円形状の溶接部が形成される。
【0123】
上記のようなレーザ溶接方法により角継手を形成する場合にも、上記第１実施形態と同様に、高い位置裕度を持って金属板５３１と金属板５３２とを高強度に接合することができる。
【0124】
ここで、板厚Ｔ５３１の１／２以上の隙間Ｇ３が空いた状態で金属板５３１と金属板５３２とを配置してレーザ溶接を行う場合、ワイヤ５３３の供給を行わなかった場合には強度低下や溶け落ちなどの問題を生じることが考えられる。これに対して、本実施形態のように、レーザ溶接に際してワイヤ５３３を供給する場合には、隙間Ｇ３による金属不足（隙間Ｇ３への流れ込みによる不足）をワイヤ５３３の供給により補うことができ、上記のような強度不足や溶け落ちといった問題が生じるのを抑制することができる。
【0125】
なお、上記ではワイヤ５３３の供給に係る装置を特に言及していないが、溶接ロボット１４のヘッドや他の箇所にワイヤ５３３を必要に応じて供給するワイヤ供給機（溶加材供給機）を設けることとすれば図１３に示すように溶加材の供給を実行することが可能である。
【0126】
［第８実施形態］
図１４（ａ）は、本発明の第８実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５３８を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１４（ａ）は、本発明の第８実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５３８を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0127】
図１４（ａ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属板５３６の一方の主面（図１４（ａ）の手前側主面に対して反対側となる主面）に金属板５３７の端面を当接または近接させる。そして、金属板５３６の他方の主面（図１４（ａ）の手前側主面）に平面視略円形の溶接部５３８を複数形成して行く。
【0128】
複数の溶接部５３８は、互いに重なりを有する状態で形成され、金属板５３７の端面が延びる方向に配置されている。
【0129】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、上記第１実施形態と同様の効果を得られるのに加えて、例えば、気密性が必要とされるような溶接を行うのに優位となる。
【0130】
［第９実施形態］
図１４（ｂ）は、本発明の第９実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５４１を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１４（ｂ）は、本発明の第９実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５４１を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0131】
図１４（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、金属板５３９の一方の主面（図１４（ｂ）の手前側主面に対して反対側となる主面）に金属板５４０の端面を当接または近接させる。そして、金属板５３９の他方の主面（図１４（ｂ）の手前側主面）に平面視略円形の溶接部５４１を複数形成して行く。
【0132】
複数の溶接部５４１は、互いに離間した状態で、金属板５４０の端面が延びる方向に配置されている。
【0133】
以上のようなレーザ溶接方法を用いる場合にも、上記第８実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0134】
［第１０実施形態］
図１４（ｃ）は、本発明の第１０実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５４４を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１４（ｃ）は、本発明の第１０実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５４４を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0135】
図１４（ｃ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、金属板５４２の一方の主面（図１４（ｃ）の手前側主面に対して反対側となる主面）に金属板５４３の端面を当接または近接させる。そして、金属板５４２の他方の主面（図１４（ｃ）の手前側主面）に平面視略円形の溶接部５４４を複数形成して行く。
【0136】
複数の溶接部５４４は、並行する２列をなすように設けられており、各列の構成は、上記第８実施形態と同様である。なお、列同士は、間に間隔をおいて設けられている。
【0137】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、上記第１実施形態と同様の効果を得られるのに加えて、例えば、上記第８実施形態のレーザ溶接方法よりも更に気密性が必要とされるような溶接を行うのに優位となる。
【0138】
［第１１実施形態］
図１４（ｄ）は、本発明の第１１実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５４７を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１４（ｄ）は、本発明の第１１実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５４７を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0139】
図１４（ｄ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、金属板５４５の一方の主面（図１４（ｄ）の手前側主面に対して反対側となる主面）に金属板５４６の端面を当接または近接させる。そして、金属板５４５の他方の主面（図１４（ｄ）の手前側主面）に平面視略円形の溶接部５４７を複数形成して行く。
【0140】
複数の溶接部５４７は、上記第９実施形態と同様の列をなすとともに、当該列同士が間に間隔をおいて並設されている。
【0141】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、上記第１実施形態と同様の効果を得られるのに加えて、例えば、上記第９実施形態のレーザ溶接方法よりも更に気密性が必要とされるような溶接を行うのに優位となる。
【0142】
［第１２実施形態］
図１４（ｅ）は、本発明の第１２実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５５０を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１４（ｅ）は、本発明の第１２実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５５０を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0143】
図１４（ｅ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、金属板５４８の一方の主面（図１４（ｅ）の手前側主面に対して反対側となる主面）に金属板５４９の端面を当接または近接させる。そして、金属板５４８の他方の主面（図１４（ｅ）の手前側主面）に平面視略円形の溶接部５５０を複数形成して行く。
【0144】
複数の溶接部５５０は、互いに重なりを有する状態で形成され、平面視で千鳥状をなすように設けられる。
【0145】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、上記第８実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0146】
［第１３実施形態］
図１４（ｆ）は、本発明の第１３実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５５３を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１４（ｆ）は、本発明の第１３実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５５３を示す平面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0147】
図１４（ｆ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、金属板５５１の一方の主面（図１４（ｆ）の手前側主面に対して反対側となる主面）に金属板５５２の端面を当接または近接させる。そして、金属板５５１の他方の主面（図１４（ｆ）の手前側主面）に平面視略円形の溶接部５５３を複数形成して行く。
【0148】
複数の溶接部５５３は、互いに離間した状態で形成され、平面視で千鳥状をなすように設けられる。
【0149】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、上記第９実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0150】
［第１４実施形態］
図１５（ａ）は、本発明の第１４実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部（平面視略円形の溶接部５５６と平面視線状の線状溶接部５５７）を示す斜視図（一部断面図）である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１５（ａ）は、本発明の第１４実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部（平面視略円形の溶接部５５６と平面視線状の線状溶接部５５７）を示す斜視図（一部断面図）である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0151】
図１５（ａ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属板５５４の下面（一方の主面）５５４ｂにパイプ材５５５の外周面の一部が当接または近接するように配置する。そして、金属板５５４の上面（他方の主面）５５４ａにレーザ光ＬＢを照射して平面視略円形の溶接部５５６と平面視線状の線状溶接部５５７とをそれぞれ複数形成する。
【0152】
また、金属板５５４の下面５５４ｂに対してパイプ材５５５が当接または近接する部分の両脇に隅肉部５５６ｂ，５５６ｃが形成される。
【0153】
ここで、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、溶接部５５６と線状溶接部５５７とを連続して形成することとしてもよいし、先に複数の溶接部５５６を形成しておき、その後に溶接部５５６同士の間を繋ぐように線状溶接部５５７を形成することとしてもよい。なお、連続して形成するとは、レーザ光の発振を維持しながらレーザ光ＬＢのスポットを走査することで平面視略円形の溶接部５５６と線状溶接部５５７とを連続して形成するという意味である。
【0154】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、上記第８実施形態などと同様の効果を得ることができるとともに、更なる気密性を確保するのに優位である。
【0155】
［第１５実施形態］
図１５（ｂ）は、本発明の第１５実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部（平面視略円形の溶接部５６０と平面視線状の線状溶接部５６１）を示す平面図であり、図１５（ｃ）は、その断面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１５（ｂ）は、本発明の第１５実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部（平面視略円形の溶接部５６０と平面視線状の線状溶接部５６１）を示す平面図であり、図１５（ｃ）は、その断面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0156】
図１５（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、金属板５５８の下面（一方の主面）５５８ｂにパイプ材５５９の外周面の一部が当接または近接するように配置する。そして、金属板５５８の上面（他方の主面）５５８ａにレーザ光ＬＢを照射して２つの溶接部５６０と１つの線状溶接部５６１とを形成する。なお、２つの溶接部５６０は、互いにパイプ材５５９の径方向に離間しており、線状溶接部５６１はパイプ材５５９の径方向に沿って延びるように形成される。
【0157】
また、金属板５５８の下面５５８ｂに対してパイプ材５５９が当接または近接する部分の両脇に隅肉部５６０ｂ，５６０ｃが形成される。
【0158】
本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、平面視略円形の溶接部５６０と線状溶接部５６１とを連続して形成することとしてもよいし、先に２つの溶接部５６０を形成しておき、その後に溶接部５６０同士の間を繋ぐように線状溶接部５６１を形成することとしてもよい。
【0159】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、上記第５実施形態などと同様の効果を得ることができるとともに、次のような効果を得ることもできる。
【0160】
本実施形態に係るレーザ溶接方法では、例えば、隅肉溶接効果を得るために幅を持たせたいような場合に、剥離またはせん断荷重が加わった際の応力分布でパイプ材５５９の径方向の中央部に加わる応力が端部よりも小さいことに着目して、当該部分を線状溶接部５６１で繋ぐようにして作業工程の短縮を図ることができる。
【0161】
［第１６実施形態］
図１６（ａ）は、本発明の第１６実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５６４を示す斜視図であり、図１６（ｂ）は、その断面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１６（ａ）は、本発明の第１６実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５６４を示す斜視図であり、図１６（ｂ）は、その断面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0162】
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、金属板５６２の下面（一方の主面）５６２ｂに円形断面の線材（第２部材）５６３の外周面の一部が当接または近接するように配置する。そして、金属板５６２の上面（他方の主面）５６２ａにレーザ光ＬＢを照射して平面視略円形の溶接部５６４を複数形成する。複数の溶接部５６４は、線材５６３が延びる方向に互いに離間した状態で形成される。
【0163】
また、金属板５６２の下面５６２ｂに対して線材５６３が当接または近接する部分の両脇に隅肉部５６４ｂ，５６４ｃが形成される。
【0164】
以上のようなレーザ溶接方法を用いれば、高い位置裕度を持って、かつ、高強度に金属板５６２に円形断面の線材５６３を接合することができる。
【0165】
［第１７実施形態］
図１６（ｃ）は、第１７実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部（平面視略円形の溶接部５６７と平面視線状の線状溶接部５６８）を示す斜視図であり、図１６（ｄ）は、その断面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１６（ｃ）は、第１７実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された溶接部（平面視略円形の溶接部５６７と平面視線状の線状溶接部５６８）を示す斜視図であり、図１６（ｄ）は、その断面図である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0166】
図１６（ｃ）、（ｄ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属板５６５の下面（一方の主面）５６５ｂに、Ｌ字形状の断面を有する金属板５６６の一部を当接させる。そして、金属板５６５の上面（他方の主面）５６５ａに対してレーザ光ＬＢを照射して３つの溶接部５６７と２つの線状溶接部５６８とを形成する。なお、３つの溶接部５６７は、互いに離間しており、線状溶接部５６８は溶接部５６７同士の間を繋ぐように形成される。
【0167】
本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、溶接部５６７と線状溶接部５６８とを連続する工程で形成することとしてもよいし、先に３つの溶接部５６７を形成しておき、その後に溶接部５６７同士の間を繋ぐように線状溶接部５６８を形成することとしてもよい。
【0168】
また、金属板５６５の下面５６５ｂに対して金属板５６６が当接する部分の近傍に隅肉部５６７ｂが形成される。
【0169】
以上のようなレーザ溶接方法では、上記第４実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、更に気密性が必要とされるような溶接を行うのに優位となる。
【0170】
［第１８実施形態］
図１７は、本発明の第１８実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５７１を示す斜視図（一部断面図）である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
図１７は、本発明の第１８実施形態に係るレーザ溶接方法により形成された平面視略円形の溶接部５７１を示す斜視図（一部断面図）である。本実施形態でも、上記第１実施形態に係るレーザ溶接装置１と基本的に同じ構成のレーザ溶接装置を使用する。
【0171】
図１７に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、２枚の金属板（第１部材、第２部材）５６９，５７０を用いて重ね継手を形成する。具体的には、金属板５６９の下面（一方の主面）５６９ｂに対して、金属板５７０を重ね合わせる。なお、金属板５６９と金属板５７０とは、互いに隙間なく重ね合わせることとしてもよいし、互いの間に隙間を空けて重ね合わせることとしてもよい。次に、金属板５６９の上面（他方の主面）５６９ａに対してレーザ光ＬＢを照射して平面視略円形の溶接部５７１を形成する。なお、本実施形態でも、上記第１実施形態から上記第１７実施形態と同様に、レーザ光ＬＢのスポットを金属板５６９の上面５６９ａの所定箇所の周りを周回させる。これにより、平面視略円形の溶接部５７１が形成される。
【0172】
また、金属板５６９の下面５６９ｂに対して金属板５７０が重ね合わされた部分の端部に隅肉部５７１ｂが形成される。
【0173】
上記のようなレーザ溶接方法により角継手を形成する場合にも、上記第１実施形態などと同様に、高い位置裕度を持って金属板５６９と金属板５７０とを高強度に接合することができる。
【0174】
［効果の確認］
（１）熱変形による形状変形（角変形）
（ｉ）実施例および比較例
図１８（ａ）は、実施例に係るレーザ溶接方法を示す斜視図であり、図１８（ｂ）は、比較例に係るレーザ溶接方法を示す斜視図である。
（１）熱変形による形状変形（角変形）
（ｉ）実施例および比較例
図１８（ａ）は、実施例に係るレーザ溶接方法を示す斜視図であり、図１８（ｂ）は、比較例に係るレーザ溶接方法を示す斜視図である。
【0175】
先ず、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、４０ｍｍ×１００ｍｍ×３．２ｍｍの熱間圧延鋼板（ＳＰＦＨ５９０）を準備した。そして、鋼板５７２の下面５７２ｂに対して鋼板５７３の端面を突き合せた状態で配置した。
【0176】
・実施例
図１８（ａ）に示すように、実施例に係るレーザ溶接方法では、鋼板５７２の上面５７２ａにレーザ光ＬＢを照射するとともに、レーザ光ＬＢのスポットを所定箇所の周りを周回するように走査して平面視略楕円形状の溶接部５７４を５つ形成した。各溶接部５７４の平面形状は、二点鎖線で囲んだ部分に示すように、長径が７ｍｍで、短径が３．５ｍｍであり、５つの溶接部５７４により合計で３５ｍｍの溶接部を形成した。
図１８（ａ）に示すように、実施例に係るレーザ溶接方法では、鋼板５７２の上面５７２ａにレーザ光ＬＢを照射するとともに、レーザ光ＬＢのスポットを所定箇所の周りを周回するように走査して平面視略楕円形状の溶接部５７４を５つ形成した。各溶接部５７４の平面形状は、二点鎖線で囲んだ部分に示すように、長径が７ｍｍで、短径が３．５ｍｍであり、５つの溶接部５７４により合計で３５ｍｍの溶接部を形成した。
【0177】
なお、レーザ溶接の条件を３５００Ｗで２５０ｍｍ／ｓとした。
【0178】
・比較例
図１８（ｂ）に示すように、比較例に係るレーザ溶接方法では、鋼板５７２の下面５７２ｂに対する鋼板５７３の突き合せの一方側からレーザ光ＬＢを照射し、突き合せに係る鋼板５７３の端辺に沿ってレーザ光ＬＢのスポットを走査した。これにより鋼板５７３の端辺に沿って線状の溶接部９７４を形成した。溶接部９７４の長さは、３５ｍｍとした。
図１８（ｂ）に示すように、比較例に係るレーザ溶接方法では、鋼板５７２の下面５７２ｂに対する鋼板５７３の突き合せの一方側からレーザ光ＬＢを照射し、突き合せに係る鋼板５７３の端辺に沿ってレーザ光ＬＢのスポットを走査した。これにより鋼板５７３の端辺に沿って線状の溶接部９７４を形成した。溶接部９７４の長さは、３５ｍｍとした。
【0179】
なお、レーザ溶接の条件を３５００Ｗで５０ｍｍ／ｓとした。
【0180】
（ｉｉ）形状変形（角変形）
図１８（ｃ）は、実施例に係るレーザ溶接方法により形成されたＴ字継手における鋼板５７２の形状変形状態を示す断面図であり、図１８（ｄ）は、比較例に係るレーザ溶接方法により形成されたＴ字継手における鋼板５７２の形状変形状態を示す断面図である。
図１８（ｃ）は、実施例に係るレーザ溶接方法により形成されたＴ字継手における鋼板５７２の形状変形状態を示す断面図であり、図１８（ｄ）は、比較例に係るレーザ溶接方法により形成されたＴ字継手における鋼板５７２の形状変形状態を示す断面図である。
【0181】
先ず、図１８（ｃ）に示すように、実施例に係るレーザ溶接方法では、鋼板５７２が角度θ１だけ変形した。角度θ１は、略０．１°であった。
【0182】
次に、図１８（ｄ）に示すように、比較例に係るレーザ溶接方法では、鋼板５７２が角度θ２だけ変形した。角度θ２は、略０．５°であった。
【0183】
以上のように、実施例に係るレーザ溶接方法を用いる場合には、従来技術と同様の比較例に係るレーザ溶接方法を用いる場合に比べて、角変形量（歪み）を略１／５とすることができた。よって、実施例に係るレーザ溶接方法では、高い強度で低い歪みでの接合が可能である。
【0184】
（２）疲労強度
（ｉ）試験方法
図１９（ａ）は、実施例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の方法を示す模式図であり、図１９（ｂ）は、比較例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の第１の方法（比較例１の方法）を示す模式図であり、図１９（ｃ）は、比較例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の第２の方法（比較例２の方法）を示す模式図である。
（ｉ）試験方法
図１９（ａ）は、実施例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の方法を示す模式図であり、図１９（ｂ）は、比較例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の第１の方法（比較例１の方法）を示す模式図であり、図１９（ｃ）は、比較例に係るサンプルを用いた疲労強度試験の第２の方法（比較例２の方法）を示す模式図である。
【0185】
・実施例
図１９（ａ）に示すように、上記実施例に係るＴ字継手のサンプルを準備し、鋼板５７２を固定した。そして、鋼板５７３における鋼板５７２の下面５７２ｂから４０ｍｍの箇所に、破断するまで１００Ｎ－８００Ｎの繰り返し荷重Ｐをかけた。
図１９（ａ）に示すように、上記実施例に係るＴ字継手のサンプルを準備し、鋼板５７２を固定した。そして、鋼板５７３における鋼板５７２の下面５７２ｂから４０ｍｍの箇所に、破断するまで１００Ｎ－８００Ｎの繰り返し荷重Ｐをかけた。
【0186】
・比較例１の方法
図１９（ｂ）に示すように、上記比較例に係るＴ字継手のサンプルを準備し、鋼板５７２を固定した。そして、鋼板５７３における溶接部９７４の形成の際にレーザ光ＬＢを照射した側の主面５７３ａに対して、上記実施例と同様に鋼板５７２の下面５７２ｂから４０ｍｍの箇所に、破断するまで１００Ｎ－８００Ｎの繰り返し荷重Ｐをかけた。
図１９（ｂ）に示すように、上記比較例に係るＴ字継手のサンプルを準備し、鋼板５７２を固定した。そして、鋼板５７３における溶接部９７４の形成の際にレーザ光ＬＢを照射した側の主面５７３ａに対して、上記実施例と同様に鋼板５７２の下面５７２ｂから４０ｍｍの箇所に、破断するまで１００Ｎ－８００Ｎの繰り返し荷重Ｐをかけた。
【0187】
・比較例２の方法
図１９（ｃ）に示すように、上記比較例に係るＴ字継手のサンプルを準備し、鋼板５７２を固定した。そして、鋼板５７３における溶接部９７４の形成の際にレーザ光ＬＢを照射した側とは反対側の主面５７３ｂに対して、上記実施例と同様に鋼板５７２の下面５７２ｂから４０ｍｍの箇所に、破断するまで１００Ｎ－８００Ｎの繰り返し荷重Ｐをかけた。
図１９（ｃ）に示すように、上記比較例に係るＴ字継手のサンプルを準備し、鋼板５７２を固定した。そして、鋼板５７３における溶接部９７４の形成の際にレーザ光ＬＢを照射した側とは反対側の主面５７３ｂに対して、上記実施例と同様に鋼板５７２の下面５７２ｂから４０ｍｍの箇所に、破断するまで１００Ｎ－８００Ｎの繰り返し荷重Ｐをかけた。
【0188】
（ｉｉ）疲労強度試験結果
図２０は、疲労強度試験の結果を示すグラフである。
図２０は、疲労強度試験の結果を示すグラフである。
【0189】
図２０に示すように、実施例では、サイクル数が１４００００を超えた。これに対して、比較例１では、サイクル数が３００００に届かず、比較例２では、サイクル数が２００００にも届かなかった。
【0190】
以上のように、実施例は、比較例１に対して４～５倍の疲労強度を有し、比較例２に対して７倍以上の疲労強度を有することが分かった。
【0191】
なお、従来技術に係るレーザ溶接方法を用いて、鋼板５７３の両主面５７３ａ，５７３ｂ側に隅肉部を形成すれば、疲労強度の向上を幾分か図ることは可能であると考えられるが、このように両主面５７３ａ，５７３ｂ側に隅肉部を形成しようとする場合には、レーザ光ＬＢの照射において複数回のパスや複数のレーザヘッドを準備したりすることが必要となり、生産性の低下が避けられない。
【0192】
また、実施例に係るレーザ溶接方法により形成されたＴ字継手では、上記第１実施形態から上記実施形態１８と同様に、隅肉部が内方側に凹んだ曲面（Ｒ曲面）となるので、応力集中が起こり難く、応力集中を低減するために別途の処理（例えば、ピーニング処理やグラインダー処理など）を施す工程や前後に工程を追加する必要もない。よって、高い生産性を確保するのにも優位である。
【0193】
［変形例］
上記第１実施形態および上記第３実施形態から上記第１８実施形態では、２つの部材を接合するためにレーザ溶接を用い、上記第２実施形態では、３つの部材を接合するのにレーザ溶接を用いたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、１枚の金属板（第１部材）と３つ以上の第２部材とを接合するのに上記のようなレーザ溶接方法を用いることも可能である。
上記第１実施形態および上記第３実施形態から上記第１８実施形態では、２つの部材を接合するためにレーザ溶接を用い、上記第２実施形態では、３つの部材を接合するのにレーザ溶接を用いたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、１枚の金属板（第１部材）と３つ以上の第２部材とを接合するのに上記のようなレーザ溶接方法を用いることも可能である。
【0194】
上記第１実施形態から上記第１８実施形態では、平面視略円形の溶接部５０３，５０９，５１３，５１８。５２３，５２８，５３８，５４１，５４４，５４７，５５０，５５３，５５６，５６０，５６４，５６７，５７１を形成し、上記実施例では、平面視略楕円形の溶接部５７４を形成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、平面視オーバル形の溶接部や、平面視で多角形状（角丸の多角形状）の溶接部を形成することとしてもよい。
【0195】
上記第１実施形態から上記第１８実施形態では、レーザ光ＬＢのスポットを走査するために集光部１３を制御することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、溶接ロボット１４の先端部分を駆動制御することでレーザ光ＬＢのスポットを走査してもよいし、Ｘ－Ｙテーブルなどを用いてレーザ光ＬＢのスポットを走査することとしてもよい。
【0196】
また、上記第１実施形態から上記第１８実施形態では、溶接時において、レーザ光ＬＢのスポットを移動させることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、溶接される側の第1部材および第２部材を移動させて、相対的にレーザ光ＬＢのスポットを走査することとしてもよい。
【0197】
さらに、本発明は、上記第１実施形態から上記第１８実施形態を任意に組み合わせてレーザ溶接を実行することとしてもよい。
【符号の説明】
【0198】
１ レーザ溶接装置
１１ レーザ発振器
１３ 集光部
１６ コントローラ（制御部）
５０１，５０６，５１１，５１６，５２１，５２６，５３１，５３６，５３９，５４２，５４５，５４８，５５１，５５４，５５８，５６２，５６５，５６９ 金属板（第１部材）
５７２ 鋼板（第１部材）
５０１ａ，５０６ａ，５１１ａ，５１６ａ，５２１ａ，５２６ａ，５３１ａ，５５４ａ，５５８ａ，５６２ａ，５６５ａ，５６９ａ，５７２ａ 上面（他方の主面）
５０１ｂ，５２１ｂ，５３１ｂ，５７２ｂ，５１１ｂ，５１６ｂ，５２１ｂ，５２６ｂ，５５４ｂ，５５８ｂ，５６２ｂ，５６５ｂ，５６９ｂ 下面（一方の主面）
５０２，５０８，５１２，５１７，５３２，５３７，５４０，５４，５４６，５４９，５５２，５６６，５７０ 金属板（第２部材）
５２２，５５５，５５９ パイプ材（第２部材）
５２７，５６３ 線材（第２部材）
５７３ 鋼板（第２部材）
５０３，５０９，５１３，５１８。５２３，５２８，５３８，５４１，５４４，５４７，５５０，５５３，５５６，５６０，５６４，５６７，５７１，５７４ 略円形状溶接部（溶接部）
５０３ｂ，５０３ｃ，５０９ｂ，５０９ｃ，５１３ｂ，５１８ｂ，５２３ｂ，５２３ｃ，５２８ｂ，５２８ｃ，５５６ｂ，５５６ｃ，５６０ｂ，５６０ｃ，５６４ｂ，５６４ｃ，５６７ｂ，５７１ｂ 隅肉部
５５７，５６１，５６８ 線状溶接部
５３３ ワイヤ（溶加材）
１１ レーザ発振器
１３ 集光部
１６ コントローラ（制御部）
５０１，５０６，５１１，５１６，５２１，５２６，５３１，５３６，５３９，５４２，５４５，５４８，５５１，５５４，５５８，５６２，５６５，５６９ 金属板（第１部材）
５７２ 鋼板（第１部材）
５０１ａ，５０６ａ，５１１ａ，５１６ａ，５２１ａ，５２６ａ，５３１ａ，５５４ａ，５５８ａ，５６２ａ，５６５ａ，５６９ａ，５７２ａ 上面（他方の主面）
５０１ｂ，５２１ｂ，５３１ｂ，５７２ｂ，５１１ｂ，５１６ｂ，５２１ｂ，５２６ｂ，５５４ｂ，５５８ｂ，５６２ｂ，５６５ｂ，５６９ｂ 下面（一方の主面）
５０２，５０８，５１２，５１７，５３２，５３７，５４０，５４，５４６，５４９，５５２，５６６，５７０ 金属板（第２部材）
５２２，５５５，５５９ パイプ材（第２部材）
５２７，５６３ 線材（第２部材）
５７３ 鋼板（第２部材）
５０３，５０９，５１３，５１８。５２３，５２８，５３８，５４１，５４４，５４７，５５０，５５３，５５６，５６０，５６４，５６７，５７１，５７４ 略円形状溶接部（溶接部）
５０３ｂ，５０３ｃ，５０９ｂ，５０９ｃ，５１３ｂ，５１８ｂ，５２３ｂ，５２３ｃ，５２８ｂ，５２８ｃ，５５６ｂ，５５６ｃ，５６０ｂ，５６０ｃ，５６４ｂ，５６４ｃ，５６７ｂ，５７１ｂ 隅肉部
５５７，５６１，５６８ 線状溶接部
５３３ ワイヤ（溶加材）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】