特許 7633615 レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置

(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】2025-02-12

(45)【発行日】2025-02-20

(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 26/28 20140101AFI20250213BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20250213BHJP

   B23K 26/22 20060101ALI20250213BHJP

   B23K 26/244 20140101ALI20250213BHJP

【ＦＩ】

B23K26/28

B23K26/082

B23K26/22

B23K26/244

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021154112

(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公開番号】P2022055339

(43)【公開日】2022-04-07

【審査請求日】2024-08-06

(31)【優先権主張番号】P 2020162342

(32)【優先日】2020-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

(73)【特許権者】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(73)【特許権者】

【識別番号】591079487

【氏名又は名称】広島県

(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】高橋 聖也

(72)【発明者】

【氏名】平岡 正嗣

(72)【発明者】

【氏名】日高 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 元道

(72)【発明者】

【氏名】門 格史

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２０７１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４９９４９８８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２０－６２６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－８２６５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／２８

Ｂ２３Ｋ ２６／０８２

Ｂ２３Ｋ ２６／２２

Ｂ２３Ｋ ２６／２４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに当接または近接して配置された複数の金属部材をレーザ溶接により接合するレーザ溶接方法であって、
レーザ光を発振し、当該発振された前記レーザ光を、前記配置の外側に位置する第１金属部材の第１主面における溶接箇所に集光するレーザ光照射ステップと、
前記レーザ光のスポットを、前記第１主面内で走査する走査ステップと、
を備え、
前記走査ステップは、
前記レーザ光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金属部材を溶融させた平面視ドット状のドット状溶接部を形成するドット部形成サブステップと、
前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドット状溶接部に連続する平面視直線状の直線状溶接部を形成する直線部形成サブステップと、
を有し、
溶接後の前記複数の金属部材は、前記第１主面に沿う第１方向に応力が作用するように外力が付加されるものであって、
前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部が前記第１方向に延びるように、前記レーザ光のスポットを走査する、
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、
前記ドット部形成サブステップでは、前記ドット状溶接部の外周部分での前記レーザ光の照射による入熱量が、前記外周部分よりも内側の内周部分の入熱量よりも多くなるようにする、
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、
前記外周部分での前記レーザ光の照射密度が、前記内周部分での前記レーザ光の照射密度よりも高くなるように前記走査を行い、当該照射密度の差異により前記外周部分での入熱量が前記内周部分での入熱量よりも多くなるようにする、
レーザ溶接方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れかに記載のレーザ溶接方法において、
前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部のうち前記ドット状溶接部の前記外周縁との交点を含む起点部分での入熱量が、前記起点部分から離間した部分である離間部分での入熱量よりも多くなるようにする、
レーザ溶接方法。

【請求項5】

請求項４に記載のレーザ溶接方法において、
前記起点部分での前記レーザ光の照射密度が、前記離間部分での前記レーザ光の照射密度よりも高くなるように前記走査を行い、当該照射密度の差異により前記起点部分での入熱量が前記離間部分での入熱量よりも多くなるようにする、
レーザ溶接方法。

【請求項6】

請求項４または請求項５に記載のレーザ溶接方法において、
前記起点部分でのレーザ出力が、前記離間部分でのレーザ出力よりも高くなるようにすることにより、当該レーザ出力の差異により前記起点部分での入熱量が前記離間部分での入熱量よりも多くなるようにする、
レーザ溶接方法。

【請求項7】

請求項２から請求項６の何れかに記載のレーザ溶接方法において、
前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部の長さが前記ドット状溶接部の直径よりも長くなるように、前記直線状溶接部を形成する、
レーザ溶接方法。

【請求項8】

請求項１に記載のレーザ溶接方法において、
前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部の長さが前記ドット状溶接部の直径よりも短くなるように、前記直線状溶接部を形成する、
レーザ溶接方法。

【請求項9】

請求項１から請求項８の何れかに記載のレーザ溶接方法において、
前記直線状溶接部を第１直線状溶接部とするとき、
前記直線部形成サブステップでは、前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドット状溶接部に連続するとともに、前記第１方向とは異なる第２方向に延びる平面視直線状の第２直線状溶接部も形成し、
前記第１直線状溶接部の幅方向の中心に長手方向に沿って延びる第１仮想中心線を引き、前記第２直線状溶接部の幅方向の中心に長手方向に沿って延びる第２仮想中心線を引くとき、前記第１仮想中心線と前記第２仮想中心線とは、前記ドット状溶接部が形成された領域で互いに交差する、
レーザ溶接方法。

【請求項10】

請求項１から請求項８の何れかに記載のレーザ溶接方法において、
溶接後の前記複数の金属部材は、前記第１主面に沿うとともに、前記第１方向とは異なる方向である第２方向に応力が作用するように外力が付加され、
前記直線状溶接部を第１直線状溶接部とするとき、
前記直線部形成サブステップでは、前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドット状溶接部に連続するとともに、前記第２方向に延びる平面視直線状の第２直線状溶接部も形成し、
前記直線部形成サブステップでは、前記第１直線状溶接部の長さが前記第２直線状溶接部の長さよりも長くなるように、前記第１直線状溶接部および前記第２直線状溶接部を形成する、
レーザ溶接方法。

【請求項11】

互いに当接または近接して配置された複数の金属部材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、前記配置の外側に位置する第１金属部材の第１主面における溶接箇所に集光する集光部と、
前記レーザ光のスポットを、前記第１主面内で走査する走査部と、
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、前記レーザ発振器に対して前記レーザ光を発振させた状態で、
前記レーザ光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金属部材を溶融させた平面視ドット状のドット状溶接部を形成する処理と、
前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドッ
ト状溶接部に連続する平面視直線状の直線状溶接部を形成する処理と、
を実行し、
溶接後の前記複数の金属部材は、前記第１主面に沿う第１方向に応力が作用するように外力が付加されるものであって、
前記制御部は、前記直線状溶接部を形成する処理の実行において、前記前記直線状溶接部が前記第１方向に延びるように、前記走査部に対して前記レーザ光のスポットを走査させる、
レーザ溶接装置。

【請求項12】

請求項１１に記載のレーザ溶接装置において、
前記制御部は、前記ドット状溶接部を形成する処理の実行において、前記ドット状溶接部の外周部分での前記レーザ光の照射による入熱量が、前記外周部分よりも内側の内周部分の入熱量よりも多くなるように、前記レーザ発振器および前記走査部を制御する、
レーザ溶接装置。

【請求項13】

請求項１１または請求項１２に記載のレーザ溶接装置において、
前記制御部は、前記直線状溶接部を形成する処理の実行において、前記直線状溶接部のうち前記ドット状溶接部の前記外周縁との交点を含む起点部分での入熱量が、前記起点部分から離間した部分である離間部分での入熱量よりも多くなるように、前記レーザ発振器および前記走査部を制御する、
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場合がある。レーザ溶接技術を用いた金属部材の接合は、金属部材同士を当接または近接させた領域に対してレーザ光を照射し、金属部材の一部を溶融させ凝固させることでなされる。

【0003】

特許文献１には、レーザ溶接技術を用いて、重ね合わせた鋼板同士を接合する方法が開示されている。特許文献１に開示のレーザ溶接方法では、鋼板同士が重なり合うラップ領域に対して一方の鋼板側からレーザ光を照射し、レーザ光のスポットが所定箇所の周りを周回するようにレーザ光を走査して平面視ドット状の溶接部を形成している。

【0004】

また、特許文献１に開示の溶接方法では、上記のように平面視ドット状の溶接部を形成した後に、当該溶接部の最外周に再びレーザ光を照射して溶接部の周辺部分の焼き鈍し処理を行っている。特許文献１では、この焼き鈍し処理を行うことによって、接合強度の向上が図れると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１５３８５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

レーザ溶接方法を用いた金属部材の接合においては、さらなる接合強度の向上が求められている。これに対して、例えば、上記特許文献１に開示された技術においてドット状溶接部の直径を大きくすれば（ドット状溶接部の面積を拡大すれば）接合強度を向上できるとも考えられる。

【0007】

しかしながら、上記特許文献１に開示の技術でドット状溶接部の直径を大きくする場合には、溶け落ちが生じ易くなる。中でも、溶接領域において金属部材間に間隙が空いている場合には、溶け落ちが特に発生し易い。よって、接合強度の向上のためにドット状溶接部の直径を大きくすることは現実には困難であると考えられる。

【0008】

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、金属部材同士の接合強度のさらなる向上を図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】

【0009】

本発明の一態様に係るレーザ溶接方法は、互いに当接または近接して配置された複数の金属部材をレーザ溶接により接合するレーザ溶接方法であって、レーザ光を発振し、当該発振された前記レーザ光を、前記配置の外側に位置する第１金属部材の第１主面における溶接箇所に集光するレーザ光照射ステップと、前記レーザ光のスポットを、前記第１主面内で走査する走査ステップと、を備える。

【0010】

前記走査ステップは、前記レーザ光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金属部材を溶融させた平面視ドット状のドット状溶接部を形成するドット部形成サブ
ステップと、前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドット状溶接部に連続する平面視直線状の直線状溶接部を形成する直線部形成サブステップと、を有する。

【0011】

ここで、金属部材は、前記第１主面に沿う第１方向に応力が作用するように外力が付加されるものである。本態様に係るレーザ溶接方法では、上記の応力作用方向を考慮して、前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部が前記第１方向に延びるように、前記レーザ光のスポットを走査する。

【0012】

本態様に係るレーザ溶接方法では、レーザ光照射ステップおよび走査ステップの実行により複数の金属部材をレーザ溶接で接合するので、抵抗溶接で接合する場合に比べて、溶接速度が速く、熱影響が少ない。また、本態様に係るレーザ溶接方法では、金属部材に対して非接触で金属部材間の接合を行うことができるので、加工効率が高く、連続溶接による剛性アップを図ることができる。

【0013】

また、本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット部形成サブステップにおいて、レーザ光のスポットを周回させて当該部分の金属を溶融・攪拌し、直線部形成サブステップにおいて、ドット状溶接部の金属が溶融した状態で直線状溶接部を形成するので、仮に金属部材同士の間に間隙が空いていた場合にも、ドット状溶接部の溶融金属の一部が直線状溶接部を形成しようとする金属部材同士の間隙に流れ込むようにすることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接方法では、金属部材同士の間に間隙が空いている場合であっても、えぐれや溶け落ちといった問題が発生するのを抑制することができる。

【0014】

また、本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、溶接後の複数の金属部材に作用する応力の方向（第１方向）に向けて延びるように直線状溶接部を形成するので、溶接後の複数の金属部材に対して外部から加わる荷重に対する強度を高めることができる。特に、本態様に係るレーザ溶接方法では、溶接後における複数の金属部材において、高い引張せん断強度を実現することができる。

【0015】

さらに、本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部に連続する直線状溶接部を形成するので、上記特許文献１に開示の技術のように、ドット状溶接部だけで溶接部を構成する場合に比べて、ドット状溶接部の直径（ドット状溶接部の平面視での面積）を大きくしなくても、さらなる接合強度の向上を図ることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接方法では、溶接時間が長くなるのを防ぎ、溶け落ちの発生を抑制しながら、さらなる接合強度の向上を図ることができる。

【0016】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記ドット部形成サブステップでは、前記ドット状溶接部の外周部分での前記レーザ光の照射による入熱量が、前記外周部分よりも内側の内周部分の入熱量よりも多くなるようにしてもよい。

【0017】

本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット部形成サブステップにおいて、ドット状溶接部における外周部分の形成に係る入熱量が内周部分の形成に係る入熱量よりも多くなるようにしている。このため、本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部の形成に続く直線部形成サブステップの実行において、ドット状溶接部における少なくとも外周部分の金属溶融状態を維持し易い。換言すると、本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部の少なくとも外周部分の金属が凝固するまでの時間を長くすることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、ドット状溶接部の外周部分で溶融状態の金属を良好に直線状溶接部に流し込むことができ、高い強度での接合を実現するのに有効である。なお、本態様に係るレーザ溶接方法では、直線状溶接部に流れ込む金属の量を確保し易いので、金属部材間に間隙があるような場合であっても、当該間隙に溶融金属を十分に充填できることから、溶け落ちの発生を回避するのにも有効である。

【0018】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記外周部分での前記レーザ光の照射密度が、前記内周部分での前記レーザ光の照射密度よりも高くなるように前記走査を行い、当該照射密度の差異により前記外周部分での入熱量が前記内周部分での入熱量よりも多くなるようにしてもよい。

【0019】

本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット部形成サブステップにおいて、外周部分でのレーザ光の照射密度を内周部分よりも高くなるようにすることで、外周部分での入熱量が内周部分よりも多くなるようにしている。この場合においても、上記態様に係るレーザ溶接方法と同様に、ドット状溶接部の外周部分での金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部に流れ込む金属の量を確保し易い。よって、本態様に係るレーザ溶接方法でも、高い強度での接合を実現することができるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0020】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部のうち前記ドット状溶接部の前記外周縁との交点を含む起点部分での入熱量が、前記起点部分から離間した部分である離間部分での入熱量よりも多くなるようにしてもよい。

【0021】

本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成ステップの実行において、ドット状溶接部の外周縁との交点を含む起点部分での入熱量を離間部分での入熱量よりも多くしている。このため、本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部の形成に続く直線部形成サブステップの実行において、ドット状溶接部の外周部分の金属溶融状態を維持し易い。換言すると、本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部の少なくとも外周部分の金属が凝固するまでの時間を長くすることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、ドット状溶接部の外周部分で溶融状態の金属を良好に直線状溶接部に流し込むことができ、高い強度での接合を実現するのに有効である。

【0022】

なお、本態様に係るレーザ溶接方法では、上記態様に係るレーザ溶接方法のようにドット状溶接部の形成時に、外周部分全周での入熱量を内周部分での入熱量よりも多くする必要は必ずしもない。即ち、本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて起点部分の入熱量を多くすることで、ドット部形成サブステップにおいて外周部分の入熱量を必ずしも全周において多くしなくても、溶融金属を直線状溶融部に良好に流し込むことができ、溶け落ちの発生を回避するのに有効である。

【0023】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記起点部分での前記レーザ光の照射密度が、前記離間部分での前記レーザ光の照射密度よりも高くなるように前記走査を行い、当該照射密度の差異により前記起点部分での入熱量が前記離間部分での入熱量よりも多くなるようにしてもよい。

【0024】

本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、起点部分でのレーザ光の照射密度を離間部分よりも高くなるようにすることで、起点部分での入熱量が離間部分よりも多くなるようにしている。この場合においても、上記態様に係るレーザ溶接方法と同様に、直線状溶接部の起点部分におけるドット状溶接部の金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部に流れ込む金属の量を確保し易い。よって、本態様に係るレーザ溶接方法でも、高い強度での接合を実現することができるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0025】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記起点部分でのレーザ出力が、前記離間部分でのレーザ出力よりも高くなるようにすることにより、当該レーザ出力の差異により前記起点部分での入熱量が前記離間部分での入熱量よりも多くなるようにしてもよい。

【0026】

本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、起点部分でのレーザ出力を離間部分よりも高くなるようにすることで、起点部分での入熱量が離間部分よりも多くなるようにしている。この場合においても、上記態様に係るレーザ溶接方法と同様に、直線状溶接部の起点部分（ドット状溶接部の外周縁）での金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部に流れ込む金属の量を確保し易い。よって、本態様に係るレーザ溶接方法でも、高い強度での接合を実現することができるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0027】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部の長さが前記ドット状溶接部の直径よりも長くなるように、前記直線状溶接部を形成してもよい。

【0028】

本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、直線状溶接部の長さがドット状溶接部の直径よりも長くなるようにしているので、溶接後において複数の金属部材に作用する応力に対する強度をさらに高くすることができる。

【0029】

なお、本態様に係るレーザ溶接方法のように、直線状溶接部の長さをドット状溶接部の直径よりも長くしようとする場合には、ドット状溶接部における外周部分の入熱量を内周部分よりも多くしたり、直線状溶接部における起点部分の入熱量を離間部分よりも多くしたりして、直線状溶融部に流れ込む溶融金属の量を多く確保することが特に有効である。

【0030】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記直線部形成サブステップでは、前記直線状溶接部の長さが前記ドット状溶接部の直径よりも短くなるように、前記直線状溶接部を形成してもよい。

【0031】

本態様に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、直線状溶接部の長さがドット状溶接部の直径よりも短くなるようにしているので、ドット状溶接部における外周部分の入熱量を内周部分よりも多くしたり、直線状溶接部における起点部分の入熱量を離間部分よりも多くしたりしなくても、溶け落ちの発生を抑制することができる。

【0032】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、前記直線状溶接部を第１直線状溶接部とするとき、前記直線部形成サブステップでは、前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドット状溶接部に連続するとともに、前記第１方向とは異なる第２方向に延びる平面視直線状の第２直線状溶接部も形成し、前記第１直線状溶接部の幅方向の中心に長手方向に沿って延びる第１仮想中心線を引き、前記第２直線状溶接部の幅方向の中心に長手方向に沿って延びる第２仮想中心線を引くとき、前記第１仮想中心線と前記第２仮想中心線とは、前記ドット状溶接部が形成された領域で互いに交差するようにしてもよい。

【0033】

本態様に係るレーザ溶接方法では、第１仮想中心線と第２仮想中心線とがドット状溶接部が形成された領域で互いに交差するようにしているので、直線状溶接部の方向以外の応力に対しての強度差を解消することができる。よって、本態様に係るレーザ溶接方法では、高い強度での接合にさらに有効である。

【0034】

上記態様に係るレーザ溶接方法において、溶接後の前記複数の金属部材は、前記第１主面に沿うとともに、前記第１方向とは異なる方向である第２方向に応力が作用するように外力が付加され、前記直線状溶接部を第１直線状溶接部とするとき、前記直線部形成サブステップでは、前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドット状溶接部に連続するとともに、前記第２方向に延びる平面視直線状の第２直線状溶接部も形成し、前記直線部形成サブステップでは、前記第１直線状溶接部の長さが前記第２直線状溶接部の長さよりも長くなるように、前記第１直線状溶接部および前記第２直線状溶接部を形成してもよい。

【0035】

本態様に係るレーザ溶接方法では、応力が作用する方向（第１方向、第２方向）ごとに第１方向に延びる第１直線状溶接部と第２方向に延びる第２直線状溶接部を形成する。そして、本態様に係るレーザ溶接方法では、第１直線状溶接部の長さを第２直線状溶接部の長さよりも長くしている、このように第１直線状溶接部と第２直線状溶接部の長さを変えることで、例えば、第１方向に作用する応力の大きさが第２方向に作用する応力の大きさよりも大きい場合にも、不要に溶接時間を長くすることなく、高い強度での接合が可能となる。

【0036】

ここで、複数の直線状溶接部の形成に際して、作用する応力のうち最も大きな応力で全ての直線状溶接部の長さを一律に規定することも考えられる。しかし、この場合には、溶接時間が長くなってしまい生産性が低下してしまう。これに対して、本態様に係るレーザ溶接方法では、大きな応力が作用する第１方向に延びる第１直線状溶接部の長さを長くし、小さな応力が作用する第２方向に延びる第２直線状溶接部の長さを短くするので、高い接合強度の確保と高い生産性の確保とを両立することができる。

【0037】

本発明の一態様に係るレーザ溶接装置は、互いに当接または近接して配置された複数の金属部材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、前記配置の外側に位置する第１金属部材の第１主面における溶接箇所に集光する集光部と、前記レーザ光のスポットを、前記第１主面内で走査する走査部と、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、を備える。

【0038】

前記制御部は、前記レーザ発振器に対して前記レーザ光を発振させた状態で、前記レーザ光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金属部材を溶融させた平面視ドット状のドット状溶接部を形成する処理と、前記ドット状溶接部における金属部材が溶融状態の間に、前記レーザ光のスポットを前記ドット状溶接部の外周縁から離間するように走査して金属部材を溶融させた、前記ドット状溶接部に連続する平面視直線状の直線状溶接部を形成する処理とを実行する。

【0039】

ここで、溶接後の前記複数の金属部材は、前記第１主面に沿う第１方向に応力が作用するように外力が付加されるものである。本態様に係るレーザ溶接装置では、上記の応力作用方向を考慮して、前記制御部は、前記直線状溶接部を形成する処理の実行において、前記直線状溶接部が前記第１方向に延びるように、前記走査部に対して前記レーザ光のスポットを走査させる。

【0040】

本態様に係るレーザ溶接装置では、複数の金属部材をレーザ溶接で接合するので、抵抗溶接で接合する場合に比べて、溶接速度が速く、熱影響が少ない。また、本態様に係るレーザ溶接装置では、金属部材に対して非接触で金属部材間の接合を行うことができるので、加工効率が高く、連続溶接による剛性アップを図ることができる。

【0041】

また、本態様に係るレーザ溶接装置では、制御部が走査部を制御することで、レーザ光のスポットを周回させて当該部分の金属を溶融・攪拌し、ドット状溶接部の金属が溶融した状態で直線状溶接部を形成するので、仮に金属部材同士の間に間隙が空いていた場合にも、ドット状溶接部の溶融金属の一部が直線状溶接部を形成しようとする金属部材同士の間隙に流れ込むようにすることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接装置では、金属部材同士の間に間隙が空いている場合であっても、えぐれや溶け落ちといった問題が発生するのを抑制することができる。

【0042】

また、本態様に係るレーザ溶接装置では、溶接後の複数の金属部材に作用する応力の方向（第１方向）に向けて延びるように直線状溶接部を形成するので、溶接後の複数の金属部材に対して外部から加わる荷重に対する強度を高めることができる。特に、本態様に係るレーザ溶接装置では、溶接後における複数の金属部材において、高い引張せん断強度を実現することができる。

【0043】

さらに、本態様に係るレーザ溶接装置では、ドット状溶接部に連続する直線状溶接部を形成するので、上記特許文献１に開示の技術のように、ドット状溶接部だけで溶接部を構成する場合に比べて、ドット状溶接部の直径（ドット状溶接部の平面視での面積）を大きくしなくても、さらなる接合強度の向上を図ることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接装置では、溶接時間が長くなるのを防ぎ、溶け落ちの発生を抑制しながら、さらなる接合強度の向上を図ることができる。

【0044】

上記態様に係るレーザ溶接装置において、前記制御部は、前記ドット状溶接部を形成する処理の実行において、前記ドット状溶接部の外周部分での前記レーザ光の照射による入熱量が、前記外周部分よりも内側の内周部分の入熱量よりも多くなるように、前記レーザ発振器および前記走査部を制御してもよい。

【0045】

本態様に係るレーザ溶接装置では、ドット状溶接部の形成において、ドット状溶接部における外周部分の形成に係る入熱量が内周部分の形成に係る入熱量よりも多くなるようにしている。このため、本態様に係るレーザ溶接装置では、ドット状溶接部の形成に続く直線状溶接部の形成において、ドット状溶接部における少なくとも外周部分の金属の溶融状態を維持し易い。換言すると、本態様に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部の少なくとも外周部分の金属が凝固するまでの時間を長くすることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接装置では、直線状溶接部の形成において、ドット状溶接部の外周部分で溶融状態の金属を良好に直線状溶接部に流し込むことができ、高い強度での接合を実現するのに有効である。なお、本態様に係るレーザ溶接装置では、直線状溶接部に流れ込む金属の量を確保し易いので、溶け落ちの発生を回避するのにも有効である。

【0046】

上記態様に係るレーザ溶接装置において、前記制御部は、前記直線状溶接部を形成する処理の実行において、前記直線状溶接部における前記ドット状溶接部の前記外周縁との交点を含む起点部分での入熱量が、前記起点部分から離間した部分である離間部分での入熱量よりも多くなるように、前記レーザ発振器および前記走査部を制御してもよい。

【0047】

本態様に係るレーザ溶接装置では、直線状溶接部の形成において、ドット状溶接部の外周縁との交点を含む起点部分での入熱量を離間部分での入熱量よりも多くしている。このため、本態様に係るレーザ溶接装置では、ドット状溶接部の形成に続く直線状溶接部の形成時に、ドット状溶接部の外周部分の金属の溶融状態を維持し易い。換言すると、本態様に係るレーザ溶接装置では、ドット状溶接部の少なくとも外周部分の金属が凝固するまでの時間を長くすることができる。よって、本態様に係るレーザ溶接装置では、直線状溶接部の形成において、ドット状溶接部の外周部分で溶融状態の金属を良好に直線状溶接部に流し込むことができ、高い強度での接合を実現するのに有効である。

【0048】

なお、本態様に係るレーザ溶接装置では、上記態様に係るレーザ溶接装置のようにドット状溶接部の形成時に、必ずしも外周部分全周での入熱量を内周部分での入熱量よりも多くする必要はない。即ち、本態様に係るレーザ溶接装置では、直線状溶接部の形成時に起点部分の入熱量を多くすることで、ドット状溶接部の形成において外周部分の入熱量を必ずしも多くしなくても、溶融金属を直線状溶融部に良好に流し込むことができ、溶け落ちの発生を回避するのに有効である。

【発明の効果】

【0049】

上記の各態様では、生産性の低下を抑制しながら、金属部材同士の接合強度のさらなる向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】第１実施形態に係るレーザ溶接装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】溶接前における金属部材の配置形態を示す図であって、（ａ）は、上方からの平面図、（ｂ）は、側方からの側面図である。

【図3】レーザ溶接方法を示す図であって、（ａ）は、ドット状溶接部の形成方法を示す模式図、（ｂ）および（ｃ）は、直線状溶接部の形成方法を示す模式図である。

【図4】溶接部の形状と、荷重が加わる方向とを示す平面図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線断面を示す断面図である。

【図6】第２実施形態に係るレーザ溶接方法を示す模式図である。

【図7】（ａ）は、第３実施形態に係るレーザ溶接方法を示す模式図であり、（ｂ）は、第４実施形態に係るレーザ溶接方法を示す模式図である。

【図8】（ａ）は、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平面図であり、（ｂ）は、直線状溶接部の仮想中心線同士の関係を示す模式図である。

【図9】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平面図である。

【図10】（ａ）は、第７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であり、（ｂ）は、第８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であり、（ｃ）は、第９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である。

【図11】第１０実施形態に係るレーザ溶接方法を示す図であって、（ａ）は、ドット状溶接部の形成方法を示す模式図、（ｂ）は、ドット状溶接部の外周縁に再度レーザ光を照射する工程を示す模式図、（ｃ）は、直線状溶接部の形成方法を示す模式図である。

【図12】（ａ）は、確認実験１に用いた溶接部を示す平面図であり、（ｂ）は、直線状溶接部の長さと引張せん断強度との関係を示すグラフである。

【図13】確認実験２に用いたサンプルを示す平面図であり、（ａ）はサンプル１、（ｂ）はサンプル２、（ｃ）はサンプル３、（ｄ）はサンプル４、（ｅ）はサンプル５を示す。

【図14】（ａ）は、サンプル１～５を用いて引張試験を行った結果を示すグラフであり、（ｂ）は、サンプル３～７を用いて引張試験を行った結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0051】

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、本発明の例であって、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。

【0052】

［第１実施形態］
１．レーザ溶接装置１の概略構成
本発明の第１実施形態に係るレーザ溶接装置１の概略構成について、図１を用いて説明する。

【0053】

図１に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接装置１は、レーザ発振器１０、光路１１、集光部１２、および溶接ロボット１３を備える。レーザ発振器１０は、当該レーザ発振器１０に接続されたコントローラ（制御部）１５からの指令に従ってレーザ光を発振する。集光部１２は、走査部としての機能を有し、溶接ロボット１３のアーム先端部分に取付けられている。

【0054】

コントローラ１５は、ＭＰＵ／ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロプロセッサを有し、構成されている。コントローラ１５は、予め格納されたファームウェアを実行することにより、レーザ発振器１０および集光部１２を制御する。

【0055】

レーザ発振器１０で発振されたレーザ光は、光路１１を通り集光部１２に伝搬される。集光部１２では、伝搬されてきたレーザ光が金属部材５０１における表面に集光する（スポットが形成される）。また、集光部１２は、コントローラ１５からの指令に従って、金属部材５０１と金属部材５０２との重なり部分であるラップ領域５００内でレーザ光のスポットを走査する。

【0056】

なお、本実施形態では、光路１１の一例として光ファイバーケーブルを用いているが、これ以外にも種々の光路を採用することができる。

【0057】

レーザ溶接装置１は、溶接ロボット１３の駆動に係る駆動回路部１４も備える。溶接ロボット１３は、駆動回路部１４に接続されたコントローラ１５からの指令に従って、集光部１２が取り付けられたアーム先端部分を３次元で移動させることができる。

【0058】

２．金属部材５０１，５０２の配置
接合対象である金属部材５０１，５０２の配置形態について、図２を用いて説明する。

【0059】

図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態では、金属部材５０１，５０２のそれぞれに金属板を採用している。金属部材５０１，５０２のそれぞれは、短冊状の平面形状を有する。そして、図２（ａ）に示すように、金属部材５０１と金属部材５０２とは、短手方向の両側辺が揃えられ、長手方向に互いにずれた状態で配置される。

【0060】

図２（ｂ）に示すように、金属部材５０１と金属部材５０２とは、側方から見る場合に、互いの厚み方向に間隙Ｇを空けた状態で配置される。間隙Ｇは、例えば、０．５ｍｍ～１．０ｍｍである。

【0061】

本実施形態では、金属部材５０１と金属部材５０２とのラップ領域５００で溶接を行う。

【0062】

ここで、図２（ａ），（ｂ）に示すように、溶接後の金属部材５０１と金属部材５０２とには、長手方向に外力Ｆが加わる。この外力Ｆの付加により、金属部材５０１と金属部材５０２との接合部分に対しては、応力（引張せん断応力）が作用することとなる。本実施形態に係るレーザ溶接は、溶接後に接合部分に作用する応力の方向を考慮する。本実施形態における矢印Ｆで示す方向が、「第１方向」に相当する。

【0063】

３．レーザ溶接方法
先ず、レーザ溶接の実行においては、コントローラ１５は、レーザ発振器１０にレーザ光を発振させ、集光部１２にラップ領域５００の所定箇所にレーザ光を集光させる（レーザ光照射ステップ）。

【0064】

次に、コントローラ１５は、レーザ発振器１０にレーザ光の発振を指令した状態で、集光部１２にラップ領域５００内でレーザ光のスポットを走査させる（走査ステップ）。レーザ溶接時におけるレーザ光のスポットの走査方法について、図３を用いて説明する。

【0065】

（１）ドット部形成サブステップ
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接では、ラップ領域５００内の所定箇所Ｐ１の周りを周回するようにレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ１）。これにより、金属部材５０１，５０２におけるレーザ光のスポットが周回した領域の金属部材５０１，５０２が溶融される。これにより、平面視ドット状（本実施形態では、一例として平面視で略円形状）のドット状溶接部１０１が形成される。

【0066】

（２）直線部形成サブステップ
次に、図３（ｂ）に示すように、ドット状溶接部１０１における金属部材５０１，５０２が溶融状態の間に、矢印Ａ１で示すように、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａから、当該ドット状溶接部１０１の径方向外側に離間するようにレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ２）。これにより、ドット状溶接部１０１に対して、当該ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａで連続する平面視直線状の直線状溶接部１０２が形成される。

【0067】

なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、レーザ光のスポットを走査する方向（走査軌跡Ｌ２が延びる方向）を、上述の応力が作用する方向（外力Ｆがかかる方向）に合致させている。

【0068】

次に、図３（ｃ）に示すように、ドット状溶接部１０１における金属部材５０１，５０２が溶融状態の間に、矢印Ａ２で示すように、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂから、直線状溶接部１０２が延びる方向とは反対向きに、当該ドット状溶接部１０１の径方向外側に離間するようにレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ３）。これにより、ドット状溶接部１０１に対して、当該ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂで連続する平面視直線状の直線状溶接部１０３が形成される。

【0069】

なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、レーザ光のスポットを走査する方向（走査軌跡Ｌ３が延びる方向）も、上述の応力が作用する方向（外力Ｆがかかる方向）に合致させている。

【0070】

本実施形態では、ドット状溶接部１０１と直線状溶接部１０２，１０３とからなる溶接部１００が形成される。

【0071】

４．溶接部１００の構造
上記のように形成された溶接部１００の構造について、図４および図５を用いて説明する。

【0072】

図４に示すように、レーザ光照射ステップおよび走査ステップ（ドット部形成サブステップ、直線部形成サブステップ）を実行することによって形成された溶接部１００は、ドット状溶接部１０１と直線状溶接部１０２，１０３とが互いに連続した溶接部である。即ち、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部１０１の金属部材５０１，５０２が溶融状態の間に直線部形成サブステップを実行することにより、ドット状溶接部１０１と直線状溶接部１０２，１０３とからなる溶接部１００を形成することができる。

【0073】

なお、本実施形態では、ドット状溶接部１０１の平面視での直径Ｄ１０１に対して、直線状溶接部１０２，１０３の平面視での長さＬ１０２，Ｌ１０３を短く設定している。

【0074】

図５に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法を用いた接合では、ドット状溶接部１０１だけでなく、直線状溶接部１０２，１０３についても、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇが埋められる。これは、ドット状溶接部１０１の金属部材５０１，５０２が溶融状態の間に直線部形成サブステップの実行を開始するためであり、ドット状溶接部１０１における溶融金属の一部が直線状溶接部１０２，１０３における間隙Ｇに流れ込むことによる。

【0075】

図４に戻って、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおけるレーザ光のスポットを、溶接後の金属部材５０１，５０２に作用する応力が作用する方向に合致するように走査する（走査軌跡Ｌ２，Ｌ３）。これにより、直線状溶接部１０２は、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａから応力が作用する方向（外力Ｆがかかる方向）に沿って延びるように形成され、直線状溶接部１０３は、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂから応力が作用する方向（外力Ｆがかかる方向）に沿い、直線状溶接部１０２とは反対側に向けて延びるように形成される。

【0076】

５．効果
本実施形態に係るレーザ溶接方法では、レーザ光の照射および走査により２つの金属部材５０１，５０２を接合するので、抵抗溶接で接合する場合に比べて、溶接速度が速く、熱影響が少ない。また、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属部材５０１，５０２に対して非接触で金属部材５０１，５０２の接合を行うことができるので、加工効率が高く、連続溶接による剛性アップを図ることができる。

【0077】

また、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット部形成サブステップにおいて、レーザ光のスポットを周回させて当該部分の金属を溶融・攪拌し、直線部形成サブステップにおいて、ドット状溶接部１０１の金属部材５０１，５０２が溶融した状態で直線状溶接部１０２，１０３を形成するので、図２（ｂ）に示すように金属部材５０１，５０２同士の間に間隙Ｇが空いていても、ドット状溶接部１０１の溶融金属の一部が直線状溶接部１０２，１０３を形成しようとする部分の間隙Ｇに流れ込むようにすることができる。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属部材５０１，５０２同士の間に間隙Ｇが空いていても、えぐれや溶け落ちといった問題が発生するのを抑制することができる。

【0078】

また、ドット状溶接部１０１の形成工程については、溶け落ちの発生を抑制しながら直線状溶接部１０２，１０３を形成するために、ドット状溶接部１０１から直線状溶接部１０２，１０３に流れ込む溶融金属を生成するための工程であるといえる。

【0079】

また、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、レーザ光のスポットを、溶接後の複数の金属部材５０１，５０２に作用する応力の方向（外力Ｆがかかる方向）に向けて走査することとしている。これより、本実施形態に係るレーザ溶接方法で形成される直線状溶接部１０２，１０３は、応力が作用する方向に沿って延びる。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法により接合された金属部材５０１，５０２では、外部から加わる荷重（外力Ｆ）に対する強度を高めることができる。特に、溶接後における金属部材５０１，５０２では、高い引張せん断強度を有する。

【0080】

また、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、図４に示したように、ドット状溶接部１０１の平面視での直径Ｄ１０１に対して、直線状溶接部１０２，１０３の平面視での長さＬ１０２，Ｌ１０３が短くなるようにしているので、直線部形成サブステップの実行時における溶け落ちの発生などを抑制することができる。

【0081】

さらに、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部１０１に連続する直線状溶接部１０２，１０３を形成するので、上記特許文献１に開示の技術のように、ドット状溶接部だけで溶接部を構成する場合に比べて、ドット状溶接部の直径（ドット状溶接部の平面視での面積）を大きくしなくても、さらなる接合強度の向上を図ることができる。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、溶接時間が長くなるのを防ぎ、溶け落ちの発生を抑制しながら、さらなる接合強度の向上を図ることができる。

【0082】

以上のように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、金属部材５０１，５０２を、接合後にかかる外部からの荷重Ｆに十分に抗することができる高い接合強度で接合することができる。

【0083】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るレーザ溶接方法について、図６を用いて説明する。なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法は、ドット部形成サブステップにおけるレーザ光のスポットの走査方法が上記第１実施形態に係るレーザ溶接方法と異なる。よって、以下では、ドット部形成サブステップでのレーザ光のスポットの走査方法を主に説明する。

【0084】

図６に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、ドット部形成サブステップにおいて、ラップ領域５００内の所定箇所Ｐ１の周りを周回するようにレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ１）。本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部１０１の外周部分１０１１でのレーザ光の照射密度が、内周部分１０１０でのレーザ光の照射密度よりも高くなるようにレーザ光のスポットを走査する。

【0085】

より具体的には、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット部形成サブステップにおいて、内周部分１０１０でのレーザ光のスポットの走査軌跡を示す線の間隔を相対的に疎とし、外周部分１０１１でのレーザ光のスポットの走査軌跡を示す線間の間隔を相対的に密とする。このようにドット部形成サブステップにおけるレーザ光の照射密度を外周部分１０１１と内周部分１０１０とで変更することにより、外周部分１０１１での入熱量を内周部分１０１０での入熱量よりも多くすることができる。

【0086】

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット部形成サブステップにおいて、外周部分１０１１でのレーザ光の照射密度を内周部分１０１０でのレーザ光の照射密度よりも高くなるようにすることで、外周部分１０１１での入熱量が内周部分１０１０での入熱量よりも多くなるようにしている。これより、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部１０１の外周部分１０１１で溶融金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部１０２，１０３に流れ込む金属の量を確保し易い。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３をドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１よりも長くすることが可能であって、高い強度での接合を実現することができるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0087】

なお、本実施形態では、ドット状溶接部１０１の外周部分１０１１での入熱量を内周部分１０１０での入熱量よりも多くするために、外周部分１０１１と内周部分１０１０とでレーザ光の照射密度を変えることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ドット部形成サブステップにおいて、外周部分１０１１でのレーザ光のレーザ出力を内周部分１０１０でのレーザ光のレーザ出力よりも高くするという方法を採用することも可能である。

【0088】

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係るレーザ溶接方法について、図７（ａ）を用いて説明する。なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法は、直線部形成サブステップにおけるレーザ光のスポットの走査方法が上記第１実施形態に係るレーザ溶接方法と異なる。よって、以下では、直線部形成サブステップでのレーザ光のスポットの走査方法を主に説明する。

【0089】

図７（ａ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂとの交点およびその近傍部分を含む起点部分１０３ａでレーザ光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（走査軌跡Ｌ３１）。そして、起点部分１０３ａの走査に引き続き、起点部分１０３ａよりもドット状溶接部１０１から離間した離間部分１０３ｂで直線状にレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ３２）。即ち、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、レーザ光のスポットを起点部分１０３ａで周回させ（走査軌跡Ｌ３１）、起点部分１０３ａでのレーザ光のスポットの走査に連続するように、離間部分１０３ｂで直線状に走査する（走査軌跡Ｌ３２）。

【0090】

なお、直線状溶接部１０３の形成についてのみ説明したが、直線状溶接部１０２の形成においても同様の方法で溶接をおこなうことができる。具体的には、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａとの交点およびその近傍部分を含む起点部分１０２ａでレーザ光のスポットが所定箇所の周りを周回するように走査し、当該走査に引き続き起点部分１０２ａよりもドット状溶接部１０１から離間した離間部分で直線状にレーザ光のスポットを走査することができる。

【0091】

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、走査軌跡Ｌ３１と走査軌跡Ｌ３２とからなる走査軌跡Ｌ３に沿ってレーザ光のスポットを走査することで、起点部分１０３ａでのレーザ光の照射密度を離間部分よりも高くなるようにすることができる。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、起点部分１０３ａでの入熱量が離間部分１０３ｂでの入熱量よりも多くなるようにすることができ、直線状溶接部１０３の起点部分１０３ａ、即ち、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂにおける金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部１０３に流れ込む金属の量を確保し易い。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線状溶接部１０３の長さＬ１０３をドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１よりも長くすることが可能であって、高い強度での接合を実現することができるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0092】

なお、直線状溶接部１０２についても、直線状溶接部１０３と同様に、起点部分１０２ａでレーザ光のスポットを旋回走査することで、当該起点部分１０２ａ（ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａ）における金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部１０２に流れ込む金属の量も確保し易くなる。これより、直線状溶接部１０２についても、その長さＬ１０２をドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１よりも長くすることができ、高い強度での接合を実現できるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0093】

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係るレーザ溶接方法について、図７（ｂ）を用いて説明する。なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法は、直線部形成サブステップにおけるレーザ光のスポットの走査方法、特に起点部分１０３ａでの走査方法が上記第３実施形態に係るレーザ溶接方法と異なる。よって、以下では、直線部形成サブステップにおける起点部分１０３ａでのレーザ光のスポットの走査方法を主に説明する。

【0094】

図７（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂとの交点およびその近傍部分を含む起点部分１０３ａでレーザ光のスポットがジグザグ状の走査軌跡Ｌ３３を走査する。離間部分１０３ｂでのレーザ光のスポットの走査については、上記第３実施形態に係るレーザ溶接方法と同じである。

【0095】

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、起点部分１０３ａでレーザ光のスポットがジグザグ状の走査軌跡Ｌ３３を走査するようにしているので、起点部分１０３ａでのレーザ光の照射密度を離間部分よりも高くなるようにすることができる。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、上記第３実施形態に係るレーザ溶接方法を同様に、起点部分１０３ａでの入熱量が離間部分１０３ｂでの入熱量よりも多くなるようにすることができ、直線状溶接部１０３の起点部分１０３ａ、即ち、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂにおける金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部１０２，１０３に流れ込む金属の量を確保し易い。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、直線状溶接部１０３の長さＬ１０３をドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１よりも長くすることが可能であって、高い強度での接合を実現することができるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0096】

なお、本実施形態においても、上記第３実施形態と同様に、直線状溶接部１０２の形成に際して、起点部分１０２ａでレーザ光のスポットをジグザグ状に走査することで、当該起点部分１０２ａ（ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａ）における金属が凝固するまでの時間を長くすることができ、直線状溶接部１０２に流れ込む金属の量も確保し易くなる。これより、直線状溶接部１０２についても、その長さＬ１０２をドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１よりも長くすることができ、高い強度での接合を実現できるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0097】

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係るレーザ溶接方法について、図８を用いて説明する。なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法は、直線部形成サブステップにおいて形成する直線状溶接部の本数が上記第１実施形態とは異なる。以下では、直線部形成サブステップにおいて形成される直線状溶接部の形態を主に説明する。

【0098】

図８（ａ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法で形成する溶接部１００は、ドット状溶接部１０１に連続する４本の直線状溶接部１０２～１０５を備える。本実施形態においても、ドット状溶接部１０１の金属が凝固する前に（溶融状態の間に）、４本の直線状溶接部１０２～１０５を形成する。

【0099】

４本の直線状溶接部１０２～１０５は、ドット状溶接部１０１の周方向に分散した箇所に起点部分を有する。本実施形態では、具体的には、図８（ａ）に示すように、４本の直線状溶接部１０２～１０５は、互いに９０°ずつ角度を変えて形成されている。

【0100】

ここで、図８（ｂ）に示すように、各直線状溶接部１０２～１０５の幅方向での中心に仮想中心線ＬＮ１，ＬＮ２を引く。なお、本実施形態では、直線状溶接部１０２と直線状溶接部１０３とが仮想中心線ＬＮ１を共有し、直線状溶接部１０４と直線状溶接部１０５とが仮想中心線ＬＮ２を共有する。ただし、本発明は、これに限定を受けるものではない。それぞれの直線状溶接部１０２～１０５が互いに交差する仮想中心線を有するように、直線状溶接部１０２～１０５を形成することとしてもよい。

【0101】

図８（ｂ）に示すように、仮想中心線ＬＮ１と仮想中心線ＬＮ２とは、ドット状溶接部１０１の形成領域内で互いに交差する。

【0102】

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、仮想中心線ＬＮ１と仮想中心線ＬＮ２とがドット状溶接部１０１が形成された領域内で互いに交差するようにしているので、直線状溶接部１０２および直線状溶接部１０３が延びる方向（第１方向）に作用する応力と、直線状溶接部１０４と直線状溶接部１０５とが延びる方向（第２方向）に作用する応力とがドット状溶接部１０１の形成領域内の交点Ｐ２で合成されることとなる。そして、ドット状溶接部１０１の形成領域内の交点Ｐ２で合成された応力は、交点Ｐ２からドット状溶接部１０１の径方向外側に向けて分散される。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、高い強度での接合にさらに有効である。

【0103】

［第６実施形態］
発明の第６実施形態に係るレーザ溶接方法について、図９を用いて説明する。なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法は、直線部形成サブステップにおいて形成する直線状溶接部の長さに関して上記第５実施形態とは異なる。以下では、上記第５実施形態との差異を主に説明する。

【0104】

図９に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、ドット状溶接部１０１と、当該ドット状溶接部１０１に連続する４本の直線状溶接部１０２～１０５とからなる溶接部１００を形成する。本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、ドット状溶接部１０１の金属が溶融状態の間に、４本の直線状溶接部１０２～１０５を形成する。

【0105】

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線状溶接部１０３の長さＬ１０３を、他の直線状溶接部１０２，１０４，１０５の各長さＬ１０２，Ｌ１０４，Ｌ１０５よりも長くなるようにしている。これは、溶接後の金属部材５０１，５０２に対してかかる荷重Ｆ１，Ｆ２の内、荷重Ｆ１の方が外力Ｆ２よりも大きいことを考慮したものである。

【0106】

即ち、相対的に大きな応力が作用する方向に向けて形成された直線状溶接部１０３の長さＬ１０３を、相対的に小さな応力が作用する方向に向けて形成された直線状溶接部１０４，１０５の各長さＬ１０４，Ｌ１０５よりも長くしている。また、直線状溶接部１０３の長さＬ１０３を、ドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１よりも長くしている。なお、直線状溶接部１０２の長さＬ１０２についても、直線状溶接部１０３と同様に長くすることも可能である。

【0107】

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、直線部形成サブステップにおいて、相対的に大きな荷重Ｆ１がかかり、大きな応力が作用する方向に延びる直線状溶接部１０３の長さＬ１０３を、相対的に小さな荷重Ｆ２がかかり、小さな応力が作用する方向に延びる直線状溶接部１０４，１０５の長さＬ１０４，Ｌ１０５よりも長くしている。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法を用いての金属部材同士の接合では、溶接後において金属部材５０１，５０２に作用する応力が２方向に作用する場合にも、高い接合強度を実現することができる。

【0108】

［第７実施形態］
本発明の第７実施形態に係るレーザ溶接方法について、図１０（ａ）を用いて説明する。

【0109】

図１０（ａ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部１０１と、当該ドット状溶接部１０１に連続する直線状溶接部１０３とからなる溶接部１００を形成し、金属部材５０１，５０２の接合を行う。本実施形態でも、ドット状溶接部１０１の金属が溶融状態の間に直線状溶接部１０３の形成を行う。これにより、ドット状溶接部１０１の溶融金属の一部が直線状溶接部１０３の側へと流れ込み、高い接合強度をもって金属部材５０１，５０２の接合を行うことができる。

【0110】

本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、溶接後の金属部材５０１，５０２にかかる外部からの荷重を考慮し、応力が作用する方向に延びるように直線状溶接部１０３を形成している。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0111】

また、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、上記第１実施形態よりも直線状溶接部の本数を減らしているので、溶接に要する時間を短縮することができ、より高い生産性を実現することができる。

【0112】

［第８実施形態］
本発明の第８実施形態に係るレーザ溶接方法について、図１０（ｂ）を用いて説明する。

【0113】

図１０（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部１０１と、当該ドット状溶接部１０１に連続する３本の直線状溶接部１０３，１０６，１０７とからなる溶接部１００を形成し、金属部材５０１，５０２の接合を行う。本実施形態でも、ドット状溶接部１０１の金属が溶融状態の間に直線状溶接部１０３，１０６，１０７の形成を行う。これにより、ドット状溶接部１０１の溶融金属の一部が直線状溶接部１０３，１０６，１０７の側へと流れ込み、高い接合強度をもって金属部材５０１，５０２の接合を行うことができる。

【0114】

本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、溶接後の金属部材５０１，５０２にかかる外部からの荷重を考慮し、応力が作用するそれぞれの方向に延びるように直線状溶接部１０３，１０６，１０７を形成している。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0115】

［第９実施形態］
本発明の第９実施形態に係るレーザ溶接方法について、図１０（ｃ）を用いて説明する。

【0116】

図１０（ｃ）に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、ドット状溶接部１０１と、当該ドット状溶接部１０１に連続する５本の直線状溶接部１０３，１０８～１１１とからなる溶接部１００を形成し、金属部材５０１，５０２の接合を行う。本実施形態でも、ドット状溶接部１０１の金属が溶融状態の間に直線状溶接部１０３，１０８～１１１の形成を行う。これにより、ドット状溶接部１０１の溶融金属の一部が直線状溶接部１０３，１０８～１１１の側へと流れ込み、高い接合強度をもって金属部材５０１，５０２の接合を行うことができる。

【0117】

本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、溶接後の金属部材５０１，５０２にかかる外部からの荷重を考慮し、応力が作用するそれぞれの方向に延びるように直線状溶接部１０３，１０８～１１１を形成している。よって、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0118】

［第１０実施形態］
本発明の第１０実施形態に係るレーザ溶接方法について、図１１を用いて説明する。

【0119】

（１）ドット部形成サブステップ
図１１（ａ）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、ラップ領域内の所定箇所Ｐ１の周りを周回するようにレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ１）。これにより、平面視ドット状のドット状溶接部１０１が形成される。

【0120】

（２）ドット状溶接部１０１の外周縁へのレーザ光の再照射
次に、図１１（ｂ）に示すように、ドット状溶接部１０１を形成した後、直線状溶接部１０２，１０３を形成する前に、ドット状溶接部１０１の外周縁をレーザ光のスポットが周回するように走査する（走査軌跡Ｌ４）。

【0121】

（３）直線部形成サブステップ
次に、図１１（ｃ）に示すように、ドット状溶接部１０１の外周縁にレーザ光を再照射した後、ドット状溶接部１０１の金属部材が溶融状態の間に、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａから、当該ドット状溶接部１０１の径方向外側に離間するようにレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ２）。これにより、ドット状溶接部１０１に対して、当該ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａで連続する平面視直線状の直線状溶接部１０２が形成される。

【0122】

なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、レーザ光のスポットを走査する方向（走査軌跡Ｌ２が延びる方向）を、溶接後において応力が作用する方向（外力Ｆがかかる方向）に合致させている。

【0123】

次に、ドット状溶接部１０１における金属部材が溶融状態の間に、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂから、直線状溶接部１０２が延びる方向とは反対向きに、当該ドット状溶接部１０１の径方向外側に離間するようにレーザ光のスポットを走査する（走査軌跡Ｌ３）。これにより、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ｂで連続する平面視直線状の直線状溶接部１０３が形成される。

【0124】

なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法でも、レーザ光のスポットを走査する方向（走査軌跡Ｌ３が延びる方向）も、上述の応力が作用する方向（外力Ｆがかかる方向）に合致させている。

【0125】

本実施形態では、ドット状溶接部１０１を形成した後、直線状溶接部１０２，１０３を形成する前に、溶接部１０１の金属部材が溶融状態の間に、ドット状溶接部１０１の外周縁にレーザ光を再照射することで、ドット状溶接部１０１の外周縁１０１ａ，１０１ｂにおける金属が凝固するまでの時間を長くすることができる。

【0126】

上記のように直線状溶接部１０２，１０３に加えて、さらに多くの直線状溶接部を形成しようとする場合には、ドット状溶接部の外周縁へのレーザ光の再照射と直線状溶接部の形成とを交互に行えばよい。このようにドット状溶接部の外周縁へのレーザ光の再照射と直線状溶接部の形成とを交互に行うようにすれば、ドット状溶接部の外周縁における金属が凝固するまでの時間を長くすることができる。

【0127】

従って、本実施形態に係るレーザ溶接方法を用いれば、直線状溶接部１０２，１０３に流れ込む金属の量も確保し易くなり、直線状溶接部１０２，１０３の長さをさらに長くすることができ、高い強度での接合を実現できるとともに、溶け落ちの発生を回避することができる。

【0128】

［確認実験１］
確認実験１について、図１２を用いて説明する。

【0129】

１．実験条件
確認実験１では、金属部材５０１，５０２として次のような部材を用いた。

【0130】

・材質：ＳＰＦＣ５９０
・寸法：Ｌ＝１００ｍｍ、Ｗ＝４０ｍｍ、Ｔ＝１．０ｍｍ
また、確認実験１では、金属部材５０１と金属部材とを次のようにレーザ溶接を行った。

【0131】

・ラップ代：４０ｍｍ
・間隙：Ｇ＝０．５ｍｍ
・ドット状溶接部１０１の直径：Ｄ１０１＝φ４ｍｍ～φ６ｍｍ
・直線状溶接部１０２，１０３の長さ：Ｌ１０２＝Ｌ１０３＝０ｍｍ～６ｍｍ
ただし、長さＬ１０２，Ｌ１０３については、直径Ｄ１０１以下とした。

【0132】

以上のような条件でレーザ溶接を行い、引張せん断強度を測定した。

【0133】

２．実験結果
図１２（ｂ）に示すように、直線状溶接部１０２，１０３を形成しなかった場合（Ｌ１０２、Ｌ１０３が“０ｍｍ”の場合）には、ドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１の大きさに従って引張せん断強度が変化した。具体的には、ドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１がφ５ｍｍの場合には、直径Ｄ１０１がφ４ｍｍの場合よりも引張せん断強度が高くなり、直径Ｄ１０１がφ６ｍｍの場合には、直径Ｄ１０１がφ５ｍｍの場合よりもさらに引張せん断強度が高くなった。

【0134】

また、直径Ｄ１０１がφ４ｍｍの場合には、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３が長くなるに従って引張せん断強度も微増した。直径Ｄ１０１がφ５ｍｍの場合にも、同様に、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３が長くなるに従って引張せん断強度も高くなった。なお、直径Ｄ１０１がφ５ｍｍの場合には、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３の増加に伴う引張せん断強度の上昇度合が、直径Ｄ１０１がφ４ｍｍの場合よりも大きくなった。

【0135】

直径Ｄ１０１がφ６ｍｍの場合にも、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３が長くなるに従って引張せん断強度も高くなった。なお、直径Ｄ１０１がφ６ｍｍの場合には、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３の増加に伴う引張せん断強度の上昇度合が、直径Ｄ１０１がφ５ｍｍの場合と同程度となった。

【0136】

以上より、ドット状溶接部１０１と直線状溶接部１０２，１０３とを有する溶接部１００を形成することにより、溶接後の金属部材５０１，５０２における引張せん断強度を高くすることができることが分かる。なお、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３については、溶け落ちを生じない範囲で長くすることが、高い溶接強度を得る上で望ましいといえる。

【0137】

［確認実験２］
確認実験２について、図１３および図１４を用いて説明する。

【0138】

１．実験条件
確認実験２では、金属部材５０１，５０２として次のような部材を用いた。

【0139】

・材質：鋼材（ＳＰＣＣ－ＳＤ、ＳＰＦＣ５９０、ＳＰＦＣ９８０Ｙ）
・寸法：Ｌ５０１＝Ｌ５０２＝１００ｍｍ、Ｗ＝４０ｍｍ、Ｔ＝１．０ｍｍ
また、確認実験２では、金属部材５０１と金属部材とを次のようにレーザ溶接を行った。

【0140】

・ラップ代：Ｌ５００＝４０ｍｍ
・レーザ出力：３０００Ｗ（ＳＰＣＣ－ＳＤは、３１００Ｗ）
・走査速度：ドット状溶接部・・２５０ｍｍ／ｓ 直線状溶接部・・１００ｍｍ／ｓ

【0141】

（１）サンプル１
図１３（ａ）に示すように、サンプル１は、ドット状溶接部１０１と直線状溶接部１０２，１０３とからなる溶接部１００を形成して金属部材５０１，５０２の接合を行った。サンプル１では、上記第１実施形態と同様に、直線状溶接部１０２，１０３を応力が作用する方向に延びるように形成した。

【0142】

なお、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇを０ｍｍ（当接させた状態）とした。また、直線状溶接部１０２，１０３の長さＬ１０２，Ｌ１０３を４．５ｍｍとした。

【0143】

（２）サンプル２
図１３（ｂ）に示すように、サンプル２も、ドット状溶接部１０１と直線状溶接部１１２，１１３とからなる溶接部１００を形成して金属部材５０１，５０２の接合を行った。ただし、サンプル２では、直線状溶接部１１２，１１３を応力が作用する方向に対して直交する方向に延びるように形成した。

【0144】

なお、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇを０ｍｍ（当接させた状態）とした。また、直線状溶接部１１２，１１３の長さを４．５ｍｍとした。

【0145】

（３）サンプル３
図１３（ｃ）に示すように、サンプル３は、スポット溶接を行い溶接部９００を形成した。

【0146】

ＳＰＣＣ－ＳＤでのスポット溶接の条件は、電流値が１１０００Ａ、加圧力が０．２ＭＰａ、通電時間が１０Ｈｚである。ＳＰＦＣ５９０でのスポット溶接の条件は、電流値が９５００Ａ、加圧力が０．３ＭＰａ、通電時間が９Ｈｚである。ＳＰＦＣ９８０Ｙでのスポット溶接の条件は、電流値が９５００Ａ、加圧力が０．４ＭＰａ、通電時間が９Ｈｚである。

【0147】

なお、溶接部９００の直径は、φ５．５ｍｍ～φ６．０ｍｍとした。また、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇを０ｍｍ（当接させた状態）とした。

【0148】

（４）サンプル４
図１３（ｄ）に示すように、サンプル４は、直線状溶接部９０１を形成して金属部材５０１，５０２の接合を行った。サンプル４では、直線状溶接部９０１を応力が作用する方向に延びるように形成した。

【0149】

レーザ溶接の条件は、レーザ出力を２０００Ｗ、走査速度を８０ｍｍ／ｓとした。なお、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇを０ｍｍ（当接させた状態）とした。また、直線状溶接部９０１の長さを１５ｍｍとした。

【0150】

（５）サンプル５
図１３（ｅ）に示すように、サンプル５も、直線状溶接部９０２を形成して金属部材５０１，５０２の接合を行った。ただし、サンプル５では、直線状溶接部９０２を応力が作用する方向に対して直交する方向に延びるように形成した。

【0151】

レーザ溶接の条件は、レーザ出力を２０００Ｗ、走査速度を８０ｍｍ／ｓとした。なお、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇを０ｍｍ（当接させた状態）とした。また、直線状溶接部９０１の長さを１５ｍｍとした。

【0152】

（６）サンプル６
図示を省略しているが、サンプル６は、図１３（ａ）に示すサンプル１と基本的に同じ条件で作成した。ただし、サンプル６の作成に当たっては、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇを０．７ｍｍとした。

【0153】

（７）サンプル７
図示を省略しているが、サンプル７は、図１３（ｂ）に示すサンプル２と基本的に同じ条件で作成した。ただし、サンプル７の作成に当たっては、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇを０．７ｍｍとした。

【0154】

２．実験結果
先ず、図１４（ａ）には、サンプル１（Ｓａｍ１）～サンプル５（Ｓａｍ５）のそれぞれに対して、引張試験を行った結果を示す。引張試験における引張方向（外部から荷重をかける方向）は、図１３（ａ）～（ｅ）において矢印Ｆで示した方向である。

【0155】

図１４（ａ）に示すように、サンプル４（Ｓａｍ４）およびサンプル５（Ｓａｍ５）は、金属部材５０１，５０２の材質にかかわらずサンプル３（Ｓａｍ３：スポット溶接を行ったサンプル）の半分程度の引張せん断強度しかなかった。また、サンプル４（Ｓａｍ４）およびサンプル５（Ｓａｍ５）では、界面破断していた。よって、直線状溶接部９０１，９０２だけで金属部材５０１，５０２の接合を行った場合には、高い接合強度を得ることができない。

【0156】

また、サンプル２（Ｓａｍ２）についても、金属部材５０１，５０２の材質にかかわらずサンプル３（Ｓａｍ３）と同等以下の引張せん断強度となった。即ち、直線状溶接部１１２，１１３を応力が作用する方向に対して直交する方向に延びるように形成した場合には、ドット状溶接部１０１の外周縁に応力が作用する結果となり、直線状溶接部１１２，１１３による応力緩和効果を得ることができなかったと考えられる。

【0157】

なお、サンプル２（Ｓａｍ２）では、試験による破断が直線状溶接部１１２，１１３の先端からではなく、ドット状溶接部１０１の外周縁を起点に発生していた。

【0158】

一方、サンプル１（Ｓａｍ１）では、金属部材５０１，５０２の材質がＳＰＣＣ－ＳＤ、ＳＰＦＣ５９０、ＳＰＦＣ９８０Ｙの何れの場合においても（母材強度が３００ＭＰａ、６１４ＭＰａ、１０６５ＭＰａの何れの場合においても）、サンプル３（Ｓａｍ３：スポット溶接を行ったサンプル）より高い引張せん断強度が得られた。

【0159】

また、サンプル１（Ｓａｍ１）では、破断が直線状溶接部１０２，１０３の先端から始まっており、直線状溶接部１０２，１０３が応力緩和効果を奏していたことが分かった。そして、サンプル１（Ｓａｍ１）では、直線状溶接部１０２，１０３における破壊モードが、サンプル２（Ｓａｍ２）のような界面破断ではなくプラグ破断であった。

【0160】

次に、図１４（ｂ）には、サンプル３（Ｓａｍ３）～サンプル７（Ｓａｍ７）のそれぞれに対して、引張試験を行った結果を示す。なお、図１４（ｂ）において、サンプル３（Ｓａｍ３）～サンプル５（Ｓａｍ５）の実験結果は、図１４（ａ）に示す結果と同じである。

【0161】

図１４（ｂ）に示すように、サンプル７（Ｓａｍ７）は、サンプル３（Ｓａｍ３）とほとんど変わらない引張せん断強度となった。即ち、金属部材５０１と金属部材５０２との間隙Ｇが０．７ｍｍでレーザ溶接を行ったサンプル７（Ｓａｍ７）も、直線状溶接部１１２，１１３が応力が作用する方向に対して直交する方向に延びるように形成されたため、応力緩和効果をほとんど奏していないと考えられる。

【0162】

一方、サンプル６（Ｓａｍ６）は、金属部材５０１，５０２との間隙Ｇが０．７ｍｍである場合においても、サンプル３（Ｓａｍ３）に対して高い引張せん断強度を得ることができた。特に、金属部材５０１，５０２の材質がＳＰＦＣ９８０Ｙ（母材強度：１０６５ＭＰａ）の場合には、顕著に高い引張せん断強度を得ることができた。

【0163】

なお、サンプル６（Ｓａｍ６）でも、破断が直線状溶接部１０２，１０３の先端から始まっており、直線状溶接部１０２，１０３が応力緩和効果を奏していたことが分かった。また、サンプル６（Ｓａｍ６）でも、直線状溶接部１０２，１０３における破壊モードがプラグ破断であった。

【0164】

以上の結果より、ドット状溶接部１０１と、当該ドット状溶接部１０１に連続する複数の直線状溶接部１０２，１０３とから溶接部１００を形成し、且つ、直線状溶接部１０２，１０３を応力が作用する方向に延びるように形成することで、金属部材５０１，５０２を高い強度をもって接合することができるといえる。

【0165】

［変形例］
上記第１実施形態から上記第１０実施形態では、２枚の板形状を有する金属部材５０１，５０２を接合することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。本発明は、３つ以上の金属部材を接合するのにも用いることができる。

【0166】

また、接合対象である金属部材としては、上記第１実施形態から上記第９実施形態で採用した板形状の金属部材５０１，５０２に限定されず、パイプ状、棒状など種々の金属部材とすることが可能である。

【0167】

また、上記第１実施形態から上記第１０実施形態では、ドット状溶接部１０１の形状を平面視で略円形状としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、楕円形状や長円形状、さらには多角形状とすることも可能である。

【0168】

また、上記第２実施形態では、ドット状溶接部１０１における外周部分１０１１でのレーザ光の照射密度を、内周部分１０１０でのレーザ光の照射密度よりも高くすることで、外周部分１０１１における入熱量を内周部分１０１０における入熱量よりも多くすることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、外周部分１０１１でのレーザ出力を内周部分１０１０でのレーザ出力よりも高くしたり、周回数を増加させたり、断続した円を重ねるように周回させたりすることでも、外周部分１０１１の入熱量を多くすることができる。

【0169】

また、ドット状溶接部１０１の外周部分１０１１における入熱量の増加は、必ずしもドット状溶接部１０１の外周縁まで行う必要はなく、外周縁よりも若干径方向内側まで入熱量を多くしてもよい。この場合においても、ドット状溶接部１０１の外周縁について、熱伝達により金属の凝固を遅らせることができ、直線状溶接部１０２，１０３への溶融金属の流れ込みを生じさせることができる。

【0170】

上記第３実施形態および上記第４実施形態では、直線状溶接部１０３の起点部分１０３ａでのレーザ光の照射密度を、離間部分１０３ｂでのレーザ光の照射密度よりも高くすることで、起点部分１０３ａにおける入熱量を離間部分１０３ｂにおける入熱量よりも多くすることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、起点部分１０３ａでのレーザ出力を離間部分１０３ｂでのレーザ出力よりも高くすることでも、起点部分１０３ａの入熱量を多くすることができる。この場合にも、ドット状溶接部１０１における溶融金属の一部が直線状溶接部１０３側へ流れ込むようにすることができる。

【0171】

なお、ドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１に対して、直線状溶接部１０２～１１１の長さを短くする場合においては、ドット状溶接部１０１の外周部分１０１１での入熱量の増加や直線状溶接部１０３の起点部分１０３ａでの入熱量の増加などを必ずしも図る必要はない。即ち、ドット状溶接部１０１の直径Ｄ１０１に対して、直線状溶接部１０２～１１１の長さを短くする場合には、上記のような入熱量の増加を図らなくても、溶け落ち等を生じ難い。

【符号の説明】

【0172】

１ レーザ溶接装置
１０ レーザ発振器
１２ 集光部
１５ コントローラ（制御部）
１００ 溶接部
１０１ ドット状溶接部
１０２～１１３ 直線状溶接部
１０３ａ 起点部分
１０３ｂ 離間部分
５００ ラップ領域
５０１，５０２ 金属部材
１０１０ 内周部分
１０１１ 外周部分
Ｇ 間隙

【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】