CN112533726B - 焊接方法及焊接装置 - Google Patents

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Abstract

一种焊接方法，其中，所述焊接方法包括以下工序：一边朝向加工对象照射激光一边使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光，且使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于所述主功率区域的扫描方向的侧方，所述主功率区域的功率密度为所述副功率区域的功率密度以上，所述主功率区域的功率密度是至少能够使锁孔产生的功率密度。

Description

焊接方法及焊接装置
技术领域
本发明涉及焊接方法及焊接装置。
背景技术
作为焊接铁、铜等金属材料的方法之一，已知有激光焊接。激光焊接是指向加工对象的焊接部分照射激光，利用激光的能量使焊接部分熔融的焊接方法。在被照射激光的焊接部分形成被称为熔池的、熔融的金属材料的积液，然后，熔池的金属材料固化，由此进行焊接。
另外，在向加工对象照射激光时，根据其目的，有时也将激光的轮廓成型。例如，已知有在将激光用于加工对象的切断的情况下，使激光的轮廓成形的技术(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2010-508149号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，根据本发明人基于实验等的调查，在焊接了的加工对象中，有时熔池固化而成的结构即熔痕的底面形状成为不规则的凹凸形状等不稳定的形状。若熔痕的底面形状不稳定，根据焊接的用途有时是不期望的。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够使熔痕的底面形状稳定化的焊接方法及焊接装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题并达成目的，在本发明的一个方案的焊接方法中，所述焊接方法包括以下工序：一边朝向加工对象照射激光一边使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光，且使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于所述主功率区域的扫描方向的侧方，所述主功率区域的功率密度为所述副功率区域的功率密度以上，所述主功率区域的功率密度是至少能够使锁孔产生的功率密度。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方具有所述副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述激光在所述主功率区域的周围进一步分散地具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的大致环形状的一部分。
在本发明的一个方案的焊接方法中，由所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域形成熔池。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述激光的所述副功率区域由多个副光束构成，所述激光的所述主功率区域由主光束构成，所述主光束的至少一部分具有不与各个所述副光束重叠的区域。
在本发明的一个方案的焊接方法中，形成所述主功率区域和所述副功率区域中的至少所述副功率区域的激光的波长是具有比所述加工对象的红外区域的反射率低的反射率的波长。
在本发明的一个方案的焊接方法中，形成所述主功率区域的激光的波长与形成所述副功率区域的激光的波长相同。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述主功率区域及所述副功率区域由从同一振荡器射出的激光构成。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述主功率区域及所述副功率区域由从不同振荡器射出的激光构成。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述主功率区域及所述副功率区域由光束整形器形成。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述光束整形器是衍射光学元件。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述加工对象是应被焊接的至少两个构件，将所述加工对象配置于被激光照射的区域的工序是对所述至少两个构件以重叠、接触或相邻的方式进行配置的工序。
在本发明的一个方案的焊接方法中，所述副功率区域的面积与所述主功率区域的面积大致相等，或所述副功率区域的面积比所述主功率区域的面积大。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述焊接装置包括：激光振荡器；以及光学头，其接受从激光振荡器振荡出的光而生成激光，并朝向加工对象照射生成的所述激光，使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，所述光学头构成为能够使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光且进行所述熔融而进行焊接，所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于扫描方向的侧方，主功率区域的功率密度为副功率区域的功率密度以上。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述副功率区域的功率密度是至少能够使所述加工对象熔融的功率密度。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有所述副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方进一步具有所述副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光在所述主功率区域的周围进一步分散地具有功率密度比所述主功率区域低的所述副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的环形状的一部分。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为分别形成熔池。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
在本发明的一个方案的焊接装置中，形成所述主功率区域和所述副功率区域中的至少所述副功率区域的激光的波长是具有比所述加工对象的红外区域的反射率低的反射率的波长。
在本发明的一个方案的焊接装置中，构成所述主功率区域的激光的波长与构成所述副功率区域的激光的波长相同。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述光学头基于从单一的激光振荡器振荡出的光而生成包括所述主功率区域及所述副功率区域的所述激光。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述光学头包括配置于所述激光振荡器与所述加工对象之间的光束整形器，所述光束整形器基于从所述单一的激光振荡器振荡出的光而形成所述主功率区域及所述副功率区域。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述光束整形器是衍射光学元件。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光振荡器由不同的两个激光振荡器构成，所述主功率区域及所述副功率区域分别由从所述不同的两个振荡器射出的激光构成。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述加工对象是应被焊接的至少两个构件。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述副功率区域的面积与所述主功率区域的面积大致相等，或所述副功率区域的面积比所述主功率区域的面积大。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述光束整形器被设置成能够旋转。
在本发明的一个方案的焊接装置中，作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，所述光学头在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波而生成所述激光。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述激光振荡器有多个，所述焊接装置进一步具备多芯光纤，该多芯光纤在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波并向所述光学头引导。
在本发明的一个方案的焊接装置中，所述光学头构成为能够对固定的所述加工对象扫描所述激光。
在本发明的一个方案的焊接装置中，来自所述光学头的激光的照射位置固定，所述加工对象被保持为能够相对于固定的所述激光移动。
发明效果
本发明的焊接方法及焊接装置具有能够使熔痕的底面形状稳定化的效果。
附图说明
图1是示出第一实施方式的焊接装置的概要结构的图。
图2是说明衍射光学元件的概念的图。
图3是示出激光的剖面形状的例子的图。
图4A是示出激光使加工对象熔融的状况的剖视图。
图4B是示出激光使加工对象熔融的状况的、与图4A垂直的剖视图。
图5A是示出激光使加工对象熔融的状况的剖视图。
图5B是示出激光使加工对象熔融的状况的、与图5A垂直的剖视图。
图6A是示出激光的剖面形状的例子的图。
图6B是示出激光的剖面形状的例子的图。
图6C是示出激光的剖面形状的例子的图。
图6D是示出激光的剖面形状的例子的图。
图6E是示出激光的剖面形状的例子的图。
图6F是示出激光的剖面形状的例子的图。
图6G是示出激光的剖面形状的例子的图。
图7是示出第二实施方式的焊接装置的概要结构的图。
图8是示出第三实施方式的焊接装置的概要结构的图。
图9是示出第四实施方式的焊接装置的概要结构的图。
图10是示出第五实施方式的焊接装置的概要结构的图。
图11是示出第六实施方式的焊接装置的概要结构的图。
图12A是示出光纤的结构例的图。
图12B是示出光纤的结构例的图。
图13是示出在实验中所使用的激光的剖面形状的图。
图14A是表1的编号1的比较例的加工对象的剖面照片。
图14B是表1的编号2的实施例的加工对象的剖面照片。
图15A是说明激光的功率分布形状的例子的示意图。
图15B是说明激光的功率分布形状的例子的示意图。
具体实施方式
下面，一边参照附图，一边对本发明的实施方式的焊接方法及焊接装置进行详细说明。需要说明的是，本发明不由以下说明的实施方式限定。另外，需要注意的是，附图是示意性的，各要素的尺寸关系、各要素的比率等有时与实际不同。在附图的相互之间，也存在包括相互的尺寸的关系、比例不同的部分的情况。
(第一实施方式)
图1是示出第一实施方式的焊接装置的概要结构的图。如图1所示，第一实施方式的焊接装置100是向加工对象W照射激光L来使加工对象W熔融的装置的结构的一例。如图1所示，焊接装置100具备振荡出激光的振荡器110、向加工对象W照射激光的光学头120、以及将由振荡器110振荡出的激光向光学头120引导的光纤130。加工对象W由应被焊接的至少两个构件构成。
振荡器110构成为能够振荡出例如数kW的输出的多模的激光。例如，振荡器110也可以构成为，在内部具备多个半导体激光元件，作为该多个半导体激光元件的合计输出，能够振荡出数kW的输出的多模的激光，振荡器110也可以使用光纤激光器、YAG激光器、盘式激光器等各种激光器。
光学头120是用于将从振荡器110引导来的激光L聚光为规定的功率密度，并向加工对象W照射的光学装置。为此，光学头120在内部具备准直透镜121和聚光透镜122。准直透镜121是用于将由光纤130引导来的激光L暂时平行光化的光学系统，聚光透镜122是用于使被平行光化了的激光L聚光于加工对象W的光学系统。
为了使加工对象W中的激光L的照射位置移动(扫描)，光学头120被设置为能够变更其与加工对象W的相对位置。作为变更光学头120与加工对象W的相对位置的方法，包括对光学头120本身进行移动、对加工对象W进行移动等。即，光学头120可以构成为能够对固定的加工对象W扫描激光L，或者也可以是，来自光学头120的激光L的照射位置固定，加工对象W以能够相对于固定的激光L移动的方式被保持。在将加工对象W配置于激光L所照射的区域的工序中，以重叠、接触或相邻的方式来配置应被焊接的至少两个构件。
第一实施方式的光学头120在准直透镜121与聚光透镜122之间具备作为光束整形器的衍射光学元件123。如图2中所示概念那样，这里所说的衍射光学元件，是指将周期不同的多个衍射光栅1501设为一体而成的光学元件1502。通过该光学元件1502的激光向受到各衍射光栅的影响的方向弯曲、重合，能够将激光形成为任意的形状。衍射光学元件123可以是以能够旋转的方式没置的结构。另外，也可以是以能够更换的方式没置的结构。
在本实施方式中，衍射光学元件123用于以如下方式使激光L成形，即，加工对象W上的激光L的与功率密度的移动方向相关的轮廓，在比功率密度高的主光束靠移动方向的侧方具有功率密度为主光束的功率密度以下的副光束。
如图3中的与激光L的行进方向垂直的面的剖面形状的一例所示，通过衍射光学元件123而成形的激光L由具有峰值P1的主光束B1和具有峰值P2的两个副光束B2构成。箭头v是激光L相对于加工对象W的相对移动方向，且相当于扫描方向。以扫描方向为前方，两个副光束B2位于主光束B1的侧方。如图3所示的那样，主光束B1的侧方是指由通过主光束B1的光束直径的位置且与扫描方向平行的虚线规定的区域A1、A2。在图3所示的例子中，两个副光束B2以连结彼此的光束直径的中心的线通过主光束B1的光束直径的大致中心、且该线与扫描方向大致垂直的方式进行配置。但是，副光束B2的位置不限于此，副光束B2只要位于区域A1、A2的某处，就可以视为位于主光束B1的侧方。另外，主光束B1的后方是指在被区域A1与区域A2夹着的区域中，与移动方向为相反侧的一方。
需要说明的是，主光束或副光束的功率密度是包含峰值且强度为峰值强度的1/e2以上的区域中的功率密度。另外，主光束或副光束的光束直径是包含峰值且强度为峰值强度的1/e2以上的区域的直径。在不是圆形的光束的情况下，在本说明书中，将通过光束的中心附近的较长的轴(例如长轴)或与较长的轴(长轴)垂直的方向上的较短的轴(例如短轴)的、强度为峰值强度的1/e2以上的区域的长度定义为光束直径。副光束的光束直径可以与主光束的光束直径大致相等或者更大。因此，副光束的面积可以与主光束的面积大致相等或者更大。
另外，优选至少主光束B1的功率分布为在某种程度上尖锐的形状。若主光束B1的功率分布为在某种程度上尖锐的形状，则能够加深使加工对象W熔融时的熔入深度，因此能够确保焊接强度。在使用光束直径作为主光束B1的尖锐度的指标时，主光束B1的光束直径优选为600μm以下，更优选为400μm以下。需要说明的是，若主光束B1的功率分布为尖锐的形状，则能够降低用于实现相同熔入深度的功率，并且能够加快加工速度。因此，能够实现激光焊接装置100的消耗电力的降低和加工效率的提高。副光束B2的功率分布也可以与主光束B1相同程度地尖锐。
需要说明的是，光束直径可以通过适当设定所使用的激光装置110、光学头120、光纤130的特性来进行调整。例如，可以通过对从光纤130向光学头120输入的激光的光束直径的设定、对衍射光学元件123、透镜121、122等光学系统的设定来进行调整。
加工对象W上的激光L的与功率密度的移动方向相关的轮廓在比功率密度高的主光束靠移动方向的侧方具有功率密度比主光束低的副光束，这样设置的作用未必明确，但可以例如如下考虑。图4A～5B是示出激光使加工对象熔融的状况的图。
图4A示出沿着激光的移动方向(箭头v)的加工对象W的剖面，图4B示出与图4A的剖面垂直的剖面。在激光由一个光束B构成的情况下，以从被照射激光的光束B的位置向与移动方向相反的方向延伸的方式，使加工对象W熔融而成的熔池WP1作为熔融区域而形成。熔池WP1固化而成为熔痕W1，但其底面BS11的形状有时成为不规则的凹凸形状等不稳定的形状。
其理由未必明确，但可以认为由于熔池WP1的底面BS11成为不稳定的形状，并直接以某种程度反映了该形状而固化成为熔痕W1。在该情况下，例如，也可以认为是由于通过光束B所施加的能量或由此产生的锁孔KH，使得熔池WP1的液面不稳定地波动，伴随于此，底面BS11成为不稳定的形状。
相对于此，如图5A、图5B所示，在第一实施方式的焊接装置及使用该装置的焊接方法中，加工对象W上的激光L的与功率密度的移动方向相关的轮廓具有主光束B1和两个副光束B2。主光束B1的功率密度例如至少是能够使锁孔产生的强度。两个副光束B2的功率密度都比主光束B1低，且两个副光束B2相对于主光束B1都位于激光L的移动方向上的侧方。副光束B2的功率密度是在存在主光束B1的情况下或单独以副光束B2能够使加工对象W熔融的密度。因此，如图5B所示，作为熔融区域，形成有扩展到被照射主光束B1的位置的侧方的、被照射副光束B2的位置的熔池WP2。在副光束B2的功率密度比主光束B1低的情况下，通过副光束B2而形成作为比主光束B1熔融的深度浅的区域即浅滩区域。
需要说明的是，主光束B1与副光束B2的熔融强度区域可以重叠，但不一定需要重叠，只要由各光束形成的熔池被连结即可。熔融强度区域是指激光的、主光束B1或副光束B2的周围的能够使加工对象W熔融的功率密度的光束的范围。
在第一实施方式的焊接装置及使用该装置的焊接方法中，熔池WP2固化而成的熔痕W2的底面BS22的形状成为与图4所示的光束B的底面BS12相比凹凸较少且平坦性较高的稳定的形状。其理由未必明确，但可以认为熔池WP2的底面BS21成为更稳定的形状。其理由例如也可以认为是，由于通过主光束B1及副光束B2而形成比图4的情况向侧方扩展的熔池WP2，因此能量被扩散，使得熔池WP2的液面的波动被抑制，或者锁孔KH的不稳定的动向被抑制，伴随于此，底面BS21成为稳定的形状。
第一实施方式的焊接方法包括如下工序：将加工对象W配置于来自作为激光装置的振荡器110的激光L所照射的区域，一边朝向加工对象W照射来自振荡器110的激光L一边使激光L与加工对象W相对移动，在加工对象W上扫描激光L且使加工对象W的被照射的部分熔融而进行焊接。此时，激光L由主光束B1和副光束B2构成，副光束B2的至少一部分存在于扫描方向的侧方，主光束B1的功率密度为副光束B2的功率密度以上。将加工对象W配置于激光L所照射的区域的工序是将至少两个构件以重叠、接触或相邻的方式进行配置的工序。
接下来，一边参照图6A～6G，一边对为使与加工对象上的激光的功率密度的移动方向相关的轮廓在主光束的移动方向的侧方具有副光束的激光的剖面形状的例子进行说明。图6所示的激光的剖面形状的例子不是必须的结构，但通过以在加工对象W的表面实现图6所例示的激光的剖面形状的方式设计衍射光学元件123，能够实现适合于实施本发明的激光的轮廓。
图6A是在具有峰值P1的主光束B1的移动方向的左侧方配置了具有峰值P2的副光束B2的例子。优选为，在移动方向上，副光束B2的周边的能够使加工对象熔融的功率密度的区域比主光束B1的周边的能够使加工对象熔融的功率密度的区域宽。因此，副光束B2也可以是沿某一方向延伸的形状。这样的副光束B2的形状可以通过使多个光束接近地排列而实现，也可以通过单一的光束来实现。
图6B是在主光束B1的移动方向的左右侧方分别配置有副光束B2的例子。
图6C是不仅在主光束B1的移动方向的左侧方配置有副光束B2，而且在主光束B1的移动方向的后方也具有功率密度比主光束B1低的副光束B2的例子。在该例中，即使在主光束B1及副光束B2的移动方向变化了的情况下，也能够使副光束B2配置于主光束B1的移动方向的侧方。
图6D是不仅在主光束B1的移动方向的左右侧方分别配置有副光束B2，而且在主光束B1的移动方向的后方也配置有功率密度比主光束B1低的副光束B2的例子。在该例中也是，即使在主光束B1及副光束B2的移动方向变化了的情况下，也能够使副光束B2配置于主光束B1的移动方向的侧方。
图6E是在主光束B1的周围分散地具有功率密度比主光束B1低的副光束B2的例子。副光束B2以成为圆弧形状的方式配置，该圆弧形状是包围主光束B1的周围的大致环形状的一部分。在图6A～图6E所示的例子中，副光束B2构成为线状，但在图6E中，以按某种程度接近的间隔配置副光束B2，且由这些副光束B2形成的熔池被连结。
图6F、图6G是从主光束B1的移动方向的侧方到后方的整个范围内具有功率密度比主光束B1低的V字状的副光束B2的例子。图6F是主光束B1与副光束B2重叠的例子，图6G是主光束B1与副光束B2不重叠的例子。
图6C～图6G是副光束B2的至少一部分存在于主光束B1的侧方的例子，并且是仅在主光束B1的移动方向的侧方及后方具有副光束B2的例子。图6A、图6B是仅在主光束B1的移动方向的侧方具有副光束B2的例子。
需要说明的是，主光束B1与副光束B2之间的距离d(例如图6A中所示)是主光束B1的光束直径的外缘与副光束B2的光束直径的外缘之间的最短距离。距离d只要能够使得由副光束B2形成的熔池与由主光束B1在该熔池形成的熔融区域接触即可，距离d优选为小于主光束的光束直径的10倍，更优选为小于6倍，进一步优选为小于3倍，更进一步优选为小于1倍。
另外，主光束B1与副光束B2的功率密度也可以相等。
在图6A～图6G的例子中，主光束的至少一部分具有不与各个副光束重叠的区域。
(第二实施方式)
图7是示出第二实施方式的焊接装置的概要结构的图。如图7所示，第二实施方式的焊接装置200是向加工对象W照射激光L来使加工对象W熔融的装置的结构的一例。第二实施方式的焊接装置200通过与第一实施方式的焊接装置同样的作用原理来实现焊接方法。因此，以下仅进行焊接装置200的装置结构的说明。
如图7所示，焊接装置200具备振荡出激光的振荡器210、向加工对象W照射激光的光学头220、以及将由振荡器210振荡出的激光向光学头220引导的光纤230。
振荡器210构成为能够振荡出例如数kW的输出的多模的激光。例如，振荡器210也可以构成为，在内部具备多个半导体激光元件，作为该多个半导体激光元件的合计输出，能够振荡出数kW的输出的多模的激光，振荡器210也可以使用光纤激光器、YAG激光器、盘式激光器等各种激光器。
光学头220是用于将从振荡器210引导来的激光L聚光为规定的功率密度，并向加工对象W照射的光学装置。为此，光学头220在内部具备准直透镜221和聚光透镜222。准直透镜221是用于将由光纤230引导来的激光暂时平行光化的光学系统，聚光透镜222是用于使被平行光化了的激光聚光于加工对象W的光学系统。
光学头220在聚光透镜222与加工对象W之间具有电扫描仪。电扫描仪是通过控制两枚反射镜224a、224b的角度，从而不使光学头220移动就能够使激光L的照射位置移动的装置。在图7所示的例子中具备反射镜226，用于将从聚光透镜222射出的激光L向电扫描仪引导。另外，电扫描仪的反射镜224a、224b分别借助马达225a、225b来变更角度。
第二实施方式的光学头220在准直透镜221与聚光透镜222之间具备衍射光学元件223。衍射光学元件223用于使激光L成形，以使得加工对象W上的激光L的与功率密度的移动方向相关的轮廓，在主光束的移动方向的侧方具有功率密度为主光束的功率密度以下的副光束，其作用与第一实施方式相同。也就是说，衍射光学元件223被设计为实现如图6所例示的激光的剖面形状那样的适合于本发明的实施的激光的轮廓。
(第三实施方式)
图8是示出第三实施方式的焊接装置的概要结构的图。如图8所示，第三实施方式的焊接装置300是向加工对象W照射激光L来使加工对象W熔融的装置的结构的一例。第三实施方式的焊接装置300通过与第一实施方式的焊接装置同样的作用原理来实现焊接方法，且除光学头320以外的结构(振荡器310及光纤330)与第二实施方式相同。因此，以下仅进行光学头320的装置结构的说明。
光学头320是用于将从振荡器310引导来的激光L聚光为规定的功率密度，并向加工对象W照射的光学装置。为此，光学头320在内部具备准直透镜321和聚光透镜322。准直透镜321是用于将由光纤330引导来的激光暂时平行光化的光学系统，聚光透镜322是用于使被平行光化了的激光聚光于加工对象W的光学系统。
光学头320在准直透镜321与聚光透镜322之间具有电扫描仪。电扫描仪的反射镜324a、324b分别通过马达325a、325b来变更角度。在光学头320中，将电扫描仪设置于与第二实施方式不同的位置，但同样地，通过控制两枚反射镜324a、324b的角度，从而不使光学头320移动就能够使激光L的照射位置移动。
第三实施方式的光学头320在准直透镜321与聚光透镜322之间具备衍射光学元件323。衍射光学元件323用于使激光L成形，以使得加工对象W上的激光L的与功率密度的移动方向相关的轮廓，在主光束的移动方向的侧方具有功率密度为主光束的功率密度以下的副光束，其作用与第一实施方式相同。也就是说，衍射光学元件323被设计为实现如图6所例示的激光的剖面形状那样的适合于本发明的实施的激光的轮廓。
(第四实施方式)
图9是示出第四实施方式的焊接装置的概要结构的图。如图9所示，第四实施方式的焊接装置400是向加工对象W照射激光L1、L2来使加工对象W熔融的装置的结构的一例。第四实施方式的焊接装置400通过与第一实施方式的焊接装置同样的作用原理来实现焊接方法。因此，以下仅进行焊接装置400的装置结构的说明。
如图9所示，焊接装置400具备振荡出激光的多个振荡器411、412、向加工对象W照射激光的光学头420、以及将由振荡器411、412振荡出的激光向光学头420引导的光纤431、432。
振荡器411、412构成为能够振荡出例如数kW的输出的多模的激光。例如，振荡器411、412也可以构成为，在各自的内部具备多个半导体激光元件，作为该多个半导体激光元件的合计输出，能够振荡出数kW的输出的多模的激光，振荡器411、412也可以使用光纤激光器、YAG激光器、盘式激光器等各种激光器。
光学头420是用于将从振荡器411、412引导来的激光L1、L2分别聚光为规定的功率密度，并向加工对象W照射的光学装置。为此，光学头420具备用于激光L1的准直透镜421a和聚光透镜422a、以及用于激光L2的准直透镜421b和聚光透镜422b。准直透镜421a、421b是分别用于将由光纤431、432引导来的激光暂时平行光化的光学系统，聚光透镜422a、422b是用于使被平行光化了的激光聚光于加工对象W的光学系统。
第四实施方式的光学头420也构成为，使得与加工对象W上的激光L1、L2的功率密度的移动方向相关的轮廓在主光束的移动方向的侧方具有功率密度为主光束的功率密度以下的副光束。即，例如，在光学头420向加工对象W照射的激光L1、L2中，只要将激光L1用于形成主光束，将激光L2用于形成副光束即可。需要说明的是，在图示的例子中，仅使用了激光L1、L2，但也可以适当增加其数量，只要构成为实现如图6所例示的激光的剖面形状那样的适合于本发明的实施的激光的轮廓即可。需要说明的是，激光L1、L2的波长可以相同，也可以互不相同。同样地，在使激光的数目为3以上时，它们中的至少两个激光的波长可以互不相同，也可以是，全部激光的波长相同。另外，形成主光束和副光束中的至少副光束的激光的波长可以是具有比加工对象的红外区域的反射率低的反射率的波长，例如可见区域的波长。
(第五实施方式)
图10是示出第五实施方式的焊接装置的概要结构的图。如图10所示，第五实施方式的焊接装置500是向加工对象W照射激光L1、L2来使加工对象W熔融的装置的结构的一例。第五实施方式的焊接装置500通过与第一实施方式的焊接装置同样的作用来实现焊接方法。因此，以下仅进行焊接装置500的装置结构的说明。
如图10所示，焊接装置500具备振荡出激光的振荡器510、向加工对象W照射激光的光学头520、以及将由振荡器510振荡出的激光向光学头520引导的光纤531、533、534。
在第五实施方式中，振荡器510例如是光纤激光器、YAG激光器、盘式激光器等，用于对照射于加工对象W的激光L1、L2这两者进行振荡。为此，构成为，在将由振荡器510振荡出的激光向光学头520引导的光纤531、533、534之间设置有分支单元532，将由振荡器510振荡出的激光分支后向光学头520引导。
光学头520是用于将由分支单元532分支出的激光L1、L2聚光为规定的功率密度，并向加工对象W照射的光学装置。为此，光学头520具备用于激光L1的准直透镜521a和聚光透镜522a、以及用于激光L2的准直透镜521b和聚光透镜522b。准直透镜521a、521b是分别用于将由光纤533、534引导来的激光暂时平行光化的光学系统，聚光透镜522a、522b是用于使被平行光化了的激光聚光于加工对象W的光学系统。
第五实施方式的光学头520也构成为，与加工对象W上的激光L1、L2的功率密度的移动方向相关的轮廓在主光束的移动方向的侧方具有功率密度为主光束的功率密度以下的副光束。即，例如在光学头520向加工对象W照射的激光L1、L2中，只要将激光L1用于形成主光束，将激光L2用于副光束形成即可。需要说明的是，在图示的例子中，仅使用了激光L1、L2，但也可以适当增加其数量，只要构成为实现如图6所例示的激光的剖面形状那样的适合于本发明的实施的激光的轮廓即可。
(第六实施方式)
图11是示出第六实施方式的焊接装置的概要结构的图。如图11所示，第六实施方式的焊接装置600是向加工对象W照射激光L来使加工对象W熔融的装置的结构的一例。第六实施方式的焊接装置600通过与第一实施方式的焊接装置同样的作用原理来实现焊接方法。因此，以下仅进行焊接装置600的装置结构的说明。
如图11所示，焊接装置600具备例如光纤激光器、YAG激光器、盘式激光器等的振荡出激光的多个振荡器611、612、向加工对象W照射激光的光学头620、以及将由振荡器611、612振荡出的激光向光学头620引导的光纤631、632、635。
在第六实施方式中，由振荡器611、612振荡出的激光在被向光学头620引导之前被耦合。为此，在将由振荡器611、612振荡出的激光向光学头620引导的光纤631、632、635之间设置有耦合部634，由振荡器611、612振荡出的激光在光纤635中被并列地波导。
在此，一边参照图12A、12B，一边说明光纤631(及632)以及光纤635的结构例。如图12A所示，光纤631(及632)是通常的光纤。即，光纤631(及632)是在一个芯Co的周围形成有折射率比芯Co低的包层Cl而成的光纤。另一方面，如图12B所示，光纤635是所谓的多芯的光纤。即，光纤635具有两个芯Co1、Co2，在该两个芯Co1、Co2的周围形成有折射率比芯Co1、Co2低的包层Cl。并且，在耦合部634中，光纤631的芯Co与光纤635的芯Co1结合，另外，光纤632的芯Co与光纤635的芯Co2结合。
返回参照图11。光学头620是用于将通过耦合部634而耦合得到的激光L聚光为规定的功率密度，并向加工对象W照射的光学装置。为此，光学头620在内部具备准直透镜621和聚光透镜622。
在本实施方式中，构成为，光学头620不具备衍射光学元件，另外也不具有用于多个激光的独立的光学系统，但由振荡器611、612振荡出的激光在被向光学头620引导之前被耦合，因此，加工对象W上的激光L的与功率密度的移动方向相关的轮廓在主光束的移动方向的侧方具有功率密度为主光束的功率密度以下的副光束。
需要说明的是，关于本说明书的全部实施方式，主光束的焊接方式可以是锁孔型焊接，也可以是热传导型焊接。这里所说的锁孔型焊接是利用了锁孔的焊接方法。另一方面，热传导型焊接是利用在母材的表面吸收激光而产生的热来使加工对象W熔融的焊接方法。
(实验例)
接着，对实验例进行说明。在实验例中，实施例的装置结构是第一实施方式的焊接装置100的结构，作为比较例的装置结构，使用了从焊接装置100去除了衍射光学元件123的结构。需要说明的是，作为共同的实验条件，将振荡器110的输出设为3kW，将光学头120与加工对象W之间的相对移动速度设为每分钟5m。
衍射光学元件123由如图13所示那样的具有峰值P1的主光束B1和具有峰值P2的副光束B2形成，副光束B2被设计成使圆弧状的激光的剖面形状照射于加工对象W，该圆弧状是包围主光束B1的周围的环形状的一部分。将通过该衍射光学元件123而成形的激光作为由图中箭头v所示的移动方向来进行实验。另外，在比较例的装置结构中，使图13所示的激光的剖面形状中的、去除了圆弧部分的激光照射于加工对象W。
表1示出两个实验例。加工对象的材料为SUS304，且厚度为10mm。DOE是衍射光学元件。焦点位置是主光束和副光束的焦点位置，且设为恰好聚焦于表面。设定输出是从振荡器输出的激光的功率。速度是扫描速度。发明人切断各实验例的加工对象而观察了熔痕的底面形状。
[表1]
Figure BDA0002921913390000171
图14A是示出表1的实验编号1的比较例中的加工对象的剖面的照片，图14B是示出表1的实验编号2的实施例中的加工对象的剖面的照片。如图14A所示，在实验编号1的比较例中，底面为有凹凸的不稳定的形状，相对于此，如图14B所示，在实验编号2的实施例中，底面是平坦的稳定的形状。若比较图14A和图14B，则能够理解通过第一实施方式的焊接装置100实现了形状的平坦化及稳定化。
另外，在上述实施方式中，激光的轮廓(功率分布形状)具有由主光束及副光束构成的离散的功率区域。在此，功率区域是在与激光的光行进方向垂直的面内，具有有助于加工对象的熔融的功率的区域。但是，各个功率区域不一定需要具有能够单独使加工对象熔融的功率，各功率区域只要能够借助由其他功率区域施加于加工对象的能量的影响来使加工对象熔融即可。
在上述实施例中，由9条光束构成副功率区域。并且，使主功率区域的功率与副功率区域的功率之比从6∶4变化到1∶9时，均为底面是平坦的稳定的形状。在功率之比为6∶4的情况下，主光束的功率与1条副光束的功率之比为6∶4/9＝27∶2。另外，在功率之比为1∶9的情况下，主光束的功率与1条副光束的功率之比为1∶9/9＝1∶1。
另外，在与上述实施例同样的条件下，由21条光束构成副功率区域，并且使主功率区域的功率与副功率区域的功率之比为10∶21而进行了实验。在该情况下，底面也是平坦的稳定的形状。主光束的功率与1条副光束的功率之比为10∶21/21＝10∶1。
但是，功率区域不限于离散的形状，多个功率区域也可以以线对称或非对称的分布连续。例如，在图15A中，示出了功率分布形状与激光L不同的一例的激光L12在侧方向上的功率分布形状。在该激光L12的功率分布形状中，在侧方向上配置的两个功率区域PA121、PA122连续。功率区域PA121是具有峰值的单峰型的形状，例如是主功率区域。另外，功率区域PA122是肩状的形状，例如是副功率区域。图15A的曲线中的两个功率区域PA121、PA122的边界例如可以规定为存在于它们之间的拐点的位置。
另一方面，在图15B中，示出了功率分布形状与激光L不同的另一例的激光L13在侧方向上的功率分布形状。在该激光L13的功率分布形状中，所配置的两个功率区域PA131、PA132连续。功率区域PA131、PA132中任一个都是具有峰值的单峰型的形状，例如分别是主功率区域、副功率区域。图15B的曲线中的两个功率区域PA131、PA132的边界例如可以规定为存在于其间的最小值的位置。激光L12、L13中任一个都能够作为由本发明中的主功率区域及副功率区域构成的激光来应用。激光L12、L13能够通过作为光束整形器而使用例如适当设计的衍射光学元件、光学透镜、能够控制功率分布的光纤等光学部件来实现。
需要说明的是，如上述实施方式那样能够使熔痕的底面形状稳定化的焊接技术例如适合应用于三维造形。即，在三维造形中，在通过激光焊接来使材料熔融、固化而堆积从而形成三维形状时，若相当于其熔痕的底面的界面稳定，则能够获得三维造形的精度的提高等各种适合的效果。
另外，在对加工对象扫描激光的情况下，也可以通过公知的抖动、摆动、输出调制等来进行扫描，使熔池稳定化。
以上，基于实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施方式。将上述的各实施方式的构成要素适当组合而构成的方案也包含在本发明的范畴内。另外，本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、变形例。因此，本发明的更宽泛的方案并不限于上述的实施方式，而能够进行各种变更。
工业实用性
本发明能够用于激光焊接。
附图标记说明：
100、200、300、400、500、600 焊接装置
110、210、310、411、412、510、611、612 振荡器
120、220、320、420、520、620 光学头
121、221、321、421a、421b、521a、521b、621 准直透镜
122、222、322、422a、422b、522a、522b、622 聚光透镜
123、223、323 衍射光学元件
130、230、330、431、432、531、533、534、631、632、635 光纤
224a、224b、226、324a、324b 反射镜
225a、225b、325a、325b 马达
532 分支单元
634 耦合部
1501 衍射光栅
1502 光学元件
A1、A2 区域
B 光束
B1 主光束
B2 副光束
BS11、BS12、BS21、BS22 底面
Cl 包层
Co、Co1、Co2 芯
L、L1、L12、L13、L2 激光
P1、P2 峰值
PA121、PA122、PA131、PA132 功率区域
W 加工对象
W1、W2 熔痕
WP1、WP2 熔池
v 箭头。

Claims (114)

1.一种焊接方法，其中，
所述焊接方法包括以下工序：一边朝向加工对象照射激光一边使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光，且使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，
所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于所述主功率区域的扫描方向的侧方，所述主功率区域的功率密度为所述副功率区域的功率密度以上，
所述主功率区域的功率密度是至少能够使锁孔产生的功率密度，
所述激光在所述主功率区域的周围进一步分散地具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，
所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
3.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
4.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方具有所述副功率区域。
5.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，
所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的大致环形状的一部分。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的焊接方法，其中，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的焊接方法，其中，
所述激光的所述副功率区域由多个副光束构成，
所述激光的所述主功率区域由主光束构成，
所述主光束的至少一部分具有不与各个所述副光束重叠的区域。
8.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，
形成所述主功率区域和所述副功率区域中的至少所述副功率区域的激光的波长是具有比所述加工对象的红外区域的反射率低的反射率的波长。
9.根据权利要求1～5中任一项所述的焊接方法，其中，
形成所述主功率区域的激光的波长与形成所述副功率区域的激光的波长相同。
10.根据权利要求1～5中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由从同一振荡器射出的激光构成。
11.根据权利要求1～5中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由从不同振荡器射出的激光构成。
12.根据权利要求1～5中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由光束整形器形成。
13.根据权利要求12所述的焊接方法，
所述光束整形器是衍射光学元件。
14.根据权利要求1～5中任一项所述的焊接方法，其中，
所述加工对象是应被焊接的至少两个构件，将所述加工对象配置于被激光照射的区域的工序是对所述至少两个构件以重叠、接触或相邻的方式进行配置的工序。
15.一种焊接方法，其中，
所述焊接方法包括以下工序：一边朝向加工对象照射激光一边使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光，且使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，
所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于所述主功率区域的扫描方向的侧方，所述主功率区域的功率密度为所述副功率区域的功率密度以上，
所述主功率区域的功率密度是至少能够使锁孔产生的功率密度，
由所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域形成熔池。
16.根据权利要求15所述的焊接方法，其中，
所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
17.根据权利要求15所述的焊接方法，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
18.根据权利要求15所述的焊接方法，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方具有所述副功率区域。
19.根据权利要求15所述的焊接方法，其中，
所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的大致环形状的一部分。
20.根据权利要求15～19中任一项所述的焊接方法，其中，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
21.根据权利要求15～19中任一项所述的焊接方法，其中，
所述激光的所述副功率区域由多个副光束构成，
所述激光的所述主功率区域由主光束构成，
所述主光束的至少一部分具有不与各个所述副光束重叠的区域。
22.根据权利要求15所述的焊接方法，其中，
形成所述主功率区域和所述副功率区域中的至少所述副功率区域的激光的波长是具有比所述加工对象的红外区域的反射率低的反射率的波长。
23.根据权利要求15～19中任一项所述的焊接方法，其中，
形成所述主功率区域的激光的波长与形成所述副功率区域的激光的波长相同。
24.根据权利要求15～19中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由从同一振荡器射出的激光构成。
25.根据权利要求15～19中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由从不同振荡器射出的激光构成。
26.根据权利要求15～19中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由光束整形器形成。
27.根据权利要求26所述的焊接方法，
所述光束整形器是衍射光学元件。
28.根据权利要求15～19中任一项所述的焊接方法，其中，
所述加工对象是应被焊接的至少两个构件，将所述加工对象配置于被激光照射的区域的工序是对所述至少两个构件以重叠、接触或相邻的方式进行配置的工序。
29.一种焊接方法，其中，
所述焊接方法包括以下工序：一边朝向加工对象照射激光一边使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光，且使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，
所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于所述主功率区域的扫描方向的侧方，所述主功率区域的功率密度为所述副功率区域的功率密度以上，
所述主功率区域的功率密度是至少能够使锁孔产生的功率密度，
所述副功率区域的面积与所述主功率区域的面积大致相等，或所述副功率区域的面积比所述主功率区域的面积大。
30.根据权利要求29所述的焊接方法，其中，
所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
31.根据权利要求29所述的焊接方法，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
32.根据权利要求29所述的焊接方法，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方具有所述副功率区域。
33.根据权利要求29所述的焊接方法，其中，
所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的大致环形状的一部分。
34.根据权利要求29～33中任一项所述的焊接方法，其中，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
35.根据权利要求29～33中任一项所述的焊接方法，其中，
所述激光的所述副功率区域由多个副光束构成，
所述激光的所述主功率区域由主光束构成，
所述主光束的至少一部分具有不与各个所述副光束重叠的区域。
36.根据权利要求29所述的焊接方法，其中，
形成所述主功率区域和所述副功率区域中的至少所述副功率区域的激光的波长是具有比所述加工对象的红外区域的反射率低的反射率的波长。
37.根据权利要求29～33中任一项所述的焊接方法，其中，
形成所述主功率区域的激光的波长与形成所述副功率区域的激光的波长相同。
38.根据权利要求29～33中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由从同一振荡器射出的激光构成。
39.根据权利要求29～33中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由从不同振荡器射出的激光构成。
40.根据权利要求29～33中任一项所述的焊接方法，其中，
所述主功率区域及所述副功率区域由光束整形器形成。
41.根据权利要求40所述的焊接方法，
所述光束整形器是衍射光学元件。
42.根据权利要求29～33中任一项所述的焊接方法，其中，
所述加工对象是应被焊接的至少两个构件，将所述加工对象配置于被激光照射的区域的工序是对所述至少两个构件以重叠、接触或相邻的方式进行配置的工序。
43.一种焊接装置，其中，
所述焊接装置包括：
激光振荡器；以及
光学头，其接受从激光振荡器振荡出的光而生成激光，并朝向加工对象照射生成的所述激光，使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，
所述光学头构成为能够使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光且进行所述熔融而进行焊接，
所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于扫描方向的侧方，主功率区域的功率密度为副功率区域的功率密度以上，
所述副功率区域的功率密度是至少能够使所述加工对象熔融的功率密度。
44.根据权利要求43所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
45.根据权利要求43所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有所述副功率区域。
46.根据权利要求43所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方进一步具有所述副功率区域。
47.根据权利要求43所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的周围进一步分散地具有功率密度比所述主功率区域低的所述副功率区域。
48.根据权利要求43所述的焊接装置，其中，
所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的环形状的一部分。
49.根据权利要求43～48中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
50.根据权利要求43～48中任一项所述的焊接装置，其中，
构成所述主功率区域的激光的波长与构成所述副功率区域的激光的波长相同。
51.根据权利要求43～48中任一项所述的焊接装置，其中，
所述光学头基于从单一的激光振荡器振荡出的光而生成包括所述主功率区域及所述副功率区域的所述激光。
52.根据权利要求51所述的焊接装置，其中，
所述光学头包括配置于所述激光振荡器与所述加工对象之间的光束整形器，所述光束整形器基于从所述单一的激光振荡器振荡出的光而形成所述主功率区域及所述副功率区域。
53.根据权利要求52所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器是衍射光学元件。
54.根据权利要求43～48中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光振荡器由不同的两个激光振荡器构成，所述主功率区域及所述副功率区域分别由从所述不同的两个振荡器射出的激光构成。
55.根据权利要求43～48中任一项所述的焊接装置，其中，
所述加工对象是应被焊接的至少两个构件。
56.根据权利要求52所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器被设置成能够旋转。
57.根据权利要求43～48中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述光学头在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波而生成所述激光。
58.根据权利要求43～48中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述焊接装置进一步具备多芯光纤，该多芯光纤在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波并向所述光学头引导。
59.根据权利要求43所述的焊接装置，其中，
所述光学头构成为能够对固定的所述加工对象扫描所述激光。
60.根据权利要求43所述的焊接装置，其中，
来自所述光学头的激光的照射位置固定，所述加工对象被保持为能够相对于固定的所述激光移动。
61.一种焊接装置，其中，
所述焊接装置包括：
激光振荡器；以及
光学头，其接受从激光振荡器振荡出的光而生成激光，并朝向加工对象照射生成的所述激光，使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，
所述光学头构成为能够使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光且进行所述熔融而进行焊接，
所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于扫描方向的侧方，主功率区域的功率密度为副功率区域的功率密度以上，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为分别形成熔池。
62.根据权利要求61所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
63.根据权利要求61所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有所述副功率区域。
64.根据权利要求61所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方进一步具有所述副功率区域。
65.根据权利要求61所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的周围进一步分散地具有功率密度比所述主功率区域低的所述副功率区域。
66.根据权利要求61所述的焊接装置，其中，
所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的环形状的一部分。
67.根据权利要求61～66中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
68.根据权利要求61～66中任一项所述的焊接装置，其中，
构成所述主功率区域的激光的波长与构成所述副功率区域的激光的波长相同。
69.根据权利要求61～66中任一项所述的焊接装置，其中，
所述光学头基于从单一的激光振荡器振荡出的光而生成包括所述主功率区域及所述副功率区域的所述激光。
70.根据权利要求69所述的焊接装置，其中，
所述光学头包括配置于所述激光振荡器与所述加工对象之间的光束整形器，所述光束整形器基于从所述单一的激光振荡器振荡出的光而形成所述主功率区域及所述副功率区域。
71.根据权利要求70所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器是衍射光学元件。
72.根据权利要求61～66中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光振荡器由不同的两个激光振荡器构成，所述主功率区域及所述副功率区域分别由从所述不同的两个振荡器射出的激光构成。
73.根据权利要求61～66中任一项所述的焊接装置，其中，
所述加工对象是应被焊接的至少两个构件。
74.根据权利要求70所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器被设置成能够旋转。
75.根据权利要求61～66中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述光学头在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波而生成所述激光。
76.根据权利要求61～66中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述焊接装置进一步具备多芯光纤，该多芯光纤在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波并向所述光学头引导。
77.根据权利要求61所述的焊接装置，其中，
所述光学头构成为能够对固定的所述加工对象扫描所述激光。
78.根据权利要求61所述的焊接装置，其中，
来自所述光学头的激光的照射位置固定，所述加工对象被保持为能够相对于固定的所述激光移动。
79.一种焊接装置，其中，
所述焊接装置包括：
激光振荡器；以及
光学头，其接受从激光振荡器振荡出的光而生成激光，并朝向加工对象照射生成的所述激光，使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，
所述光学头构成为能够使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光且进行所述熔融而进行焊接，
所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于扫描方向的侧方，主功率区域的功率密度为副功率区域的功率密度以上，
形成所述主功率区域和所述副功率区域中的至少所述副功率区域的激光的波长是具有比所述加工对象的红外区域的反射率低的反射率的波长。
80.根据权利要求79所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
81.根据权利要求79所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有所述副功率区域。
82.根据权利要求79所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方进一步具有所述副功率区域。
83.根据权利要求79所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的周围进一步分散地具有功率密度比所述主功率区域低的所述副功率区域。
84.根据权利要求79所述的焊接装置，其中，
所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的环形状的一部分。
85.根据权利要求79～84中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
86.根据权利要求79～84中任一项所述的焊接装置，其中，
构成所述主功率区域的激光的波长与构成所述副功率区域的激光的波长相同。
87.根据权利要求79～84中任一项所述的焊接装置，其中，
所述光学头基于从单一的激光振荡器振荡出的光而生成包括所述主功率区域及所述副功率区域的所述激光。
88.根据权利要求87所述的焊接装置，其中，
所述光学头包括配置于所述激光振荡器与所述加工对象之间的光束整形器，所述光束整形器基于从所述单一的激光振荡器振荡出的光而形成所述主功率区域及所述副功率区域。
89.根据权利要求88所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器是衍射光学元件。
90.根据权利要求79～84中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光振荡器由不同的两个激光振荡器构成，所述主功率区域及所述副功率区域分别由从所述不同的两个振荡器射出的激光构成。
91.根据权利要求79～84中任一项所述的焊接装置，其中，
所述加工对象是应被焊接的至少两个构件。
92.根据权利要求88所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器被设置成能够旋转。
93.根据权利要求79～84中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述光学头在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波而生成所述激光。
94.根据权利要求79～84中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述焊接装置进一步具备多芯光纤，该多芯光纤在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波并向所述光学头引导。
95.根据权利要求79所述的焊接装置，其中，
所述光学头构成为能够对固定的所述加工对象扫描所述激光。
96.根据权利要求79所述的焊接装置，其中，
来自所述光学头的激光的照射位置固定，所述加工对象被保持为能够相对于固定的所述激光移动。
97.一种焊接装置，其中，
所述焊接装置包括：
激光振荡器；以及
光学头，其接受从激光振荡器振荡出的光而生成激光，并朝向加工对象照射生成的所述激光，使所述加工对象的被照射的部分熔融而进行焊接，
所述光学头构成为能够使所述激光与所述加工对象相对移动，从而在所述加工对象上扫描所述激光且进行所述熔融而进行焊接，
所述激光包括主功率区域和副功率区域，所述副功率区域的至少一部分存在于扫描方向的侧方，主功率区域的功率密度为副功率区域的功率密度以上，
所述副功率区域的面积与所述主功率区域的面积大致相等，或所述副功率区域的面积比所述主功率区域的面积大。
98.根据权利要求97所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有功率密度比所述主功率区域低的副功率区域。
99.根据权利要求97所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方进一步具有所述副功率区域。
100.根据权利要求97所述的焊接装置，其中，
所述激光仅在所述主功率区域的扫描方向的侧方及后方进一步具有所述副功率区域。
101.根据权利要求97所述的焊接装置，其中，
所述激光在所述主功率区域的周围进一步分散地具有功率密度比所述主功率区域低的所述副功率区域。
102.根据权利要求97所述的焊接装置，其中，
所述副功率区域具有圆弧形状，所述圆弧形状为包围所述主功率区域的周围的环形状的一部分。
103.根据权利要求97～102中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光的所述主功率区域和所述副功率区域构成为，由所述主功率区域形成的熔池与由所述副功率区域形成的熔池的至少一部分重叠。
104.根据权利要求97～102中任一项所述的焊接装置，其中，
构成所述主功率区域的激光的波长与构成所述副功率区域的激光的波长相同。
105.根据权利要求97～102中任一项所述的焊接装置，其中，
所述光学头基于从单一的激光振荡器振荡出的光而生成包括所述主功率区域及所述副功率区域的所述激光。
106.根据权利要求105所述的焊接装置，其中，
所述光学头包括配置于所述激光振荡器与所述加工对象之间的光束整形器，所述光束整形器基于从所述单一的激光振荡器振荡出的光而形成所述主功率区域及所述副功率区域。
107.根据权利要求106所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器是衍射光学元件。
108.根据权利要求97～102中任一项所述的焊接装置，其中，
所述激光振荡器由不同的两个激光振荡器构成，所述主功率区域及所述副功率区域分别由从所述不同的两个振荡器射出的激光构成。
109.根据权利要求97～102中任一项所述的焊接装置，其中，
所述加工对象是应被焊接的至少两个构件。
110.根据权利要求106所述的焊接装置，其中，
所述光束整形器被设置成能够旋转。
111.根据权利要求97～102中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述光学头在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波而生成所述激光。
112.根据权利要求97～102中任一项所述的焊接装置，其中，
作为所述激光振荡器而包括多个激光振荡器，
所述焊接装置进一步具备多芯光纤，该多芯光纤在内部将从所述多个激光振荡器射出的光进行合波并向所述光学头引导。
113.根据权利要求97所述的焊接装置，其中，
所述光学头构成为能够对固定的所述加工对象扫描所述激光。
114.根据权利要求97所述的焊接装置，其中，
来自所述光学头的激光的照射位置固定，所述加工对象被保持为能够相对于固定的所述激光移动。
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