JP2004255435A - レーザ溶接装置及び方法 - Google Patents
レーザ溶接装置及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004255435A JP2004255435A JP2003050310A JP2003050310A JP2004255435A JP 2004255435 A JP2004255435 A JP 2004255435A JP 2003050310 A JP2003050310 A JP 2003050310A JP 2003050310 A JP2003050310 A JP 2003050310A JP 2004255435 A JP2004255435 A JP 2004255435A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- output
- welding
- laser beam
- intermittently
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】溶接部材の変形や割れを抑制しつつ、信頼性の高い高品質な溶接を図ることができるレーザ溶接装置及び方法を提供すること。
【解決手段】溶接部材の溶接箇所に特性の異なる少なくとも２つのレーザビームを照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段の動作を制御してレーザビームの出力を制御する制御部とを備え、２つのレーザビームは、連続発振レーザによるものであると共に、制御部が、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力するよう制御する。
【選択図】 図３
【解決手段】溶接部材の溶接箇所に特性の異なる少なくとも２つのレーザビームを照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段の動作を制御してレーザビームの出力を制御する制御部とを備え、２つのレーザビームは、連続発振レーザによるものであると共に、制御部が、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力するよう制御する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ溶接装置及び方法にかかり、特に、複数のレーザビームを照射して溶接を行うレーザ溶接装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光は、レンズで集光することで高出力を得られることから、従来より溶接手段として用いられている。そして、レーザ溶接では、レーザビームによるエネルギを局所的に、高エネルギ密度にて溶接できることから、溶接歪みが少なく、高品質な溶接が可能となる。
【０００３】
しかし、レーザ溶接においては、反射率及び熱拡散率の高い金属、例えば、アルミニウム合金は、レーザ光の吸収が低いため溶接が困難であった。特に、接合に十分な溶け込み断面積、及び、溶け込み深さを実現することが困難であるという問題が生じる。具体的には、ビームを十分に小さなスポット径（０．１〜０．６ｍｍ）に絞ることができないレーザでは、溶接部材にて深い溶け込みを得ることができない。しかし、このようなスポット径を絞ることができないレーザであっても、レーザの波長が小さくて金属に対する吸収率が高い場合には、幅の広い溶け込みは得られる。また、一方で、小さなスポット径に絞ることができるレーザであって、レーザのコヒーレント性が高いものであれば、幅が狭いが深い溶け込みを得ることができる。
【０００４】
ところが、現在では、金属に対する吸収率が高く、かつ、コヒーレント性も高いレーザは存在しえない。従って、幅の広く、深い溶け込みである良好な溶接を実現する溶接技術が多く研究されている。そして、そのような技術として、２つのレーザビームを同一の溶接箇所に照射して、複合レーザにて溶接を行う技術が知られている。この技術について、図９乃至図１０を参照して説明する。
【０００５】
かかる技術で用いられるレーザ溶接装置では、異なる波長や特性を持つ２種類のレーザを、重ね合わせられた溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２の溶接箇所に、同軸上に複合して照射する。このとき、２種類のレーザは、連続発振レーザであり、このうち、１つは、ビームを十分に小さなスポット径（０．１〜０．６ｍｍ）に絞ることができないが、レーザの波長が小さくて金属に対する吸収率が高いレーザビームである。このレーザビームによる溶接特性を図９（ａ）〜（ｄ）に示すと、まず、図９（ａ）に示すように出力は一定であり、溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に対する溶け込み具合は、浅く、幅の広いものである。なお、図９（ｂ）は、溶接部材の溶接状態（網掛け部がビード）を上方から見た図であり、図９（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である（網掛け部が溶融箇所）。
【０００６】
また、もう１つのレーザビームは、小さなスポット径に絞ることができるレーザであって、レーザのコヒーレント性が高いものである。このレーザビームによる溶接特性を図９（ｅ）〜（ｈ）に示すと、まず、図９（ｅ）に示すように出力は一定であり、溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に対する溶け込み具合は、深く、幅の狭いものである。なお、図９（ｆ）は、溶接部材の溶接状態（網掛け部がビード）を上方から見た図であり、図９（ｇ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｈ）はＢ−Ｂ断面図である（網掛け部が溶融箇所）。
【０００７】
そして、２つのレーザの具体例を示すと、例えば、炭酸ガスレーザ（ＣＯ２レーザ）Ｌ１０１と、ＹＡＧレーザＬ１０２である。すると、これら２つのレーザの長所が相乗効果を成し、図１０に示すように、広く深い良好な溶け込みの溶接を行うことができる。このように、特性の異なる２種類のレーザを同時に照射しているため、一般的なアーク溶接や単一レーザによるレーザ溶接に比べ、大きな溶け込み断面積及び溶け込み深さを得ることができる。そして、溶接時の熱による歪みが極めて少なく、溶接が困難であるアルミ合金であっても、高品質な溶接を実現でき、特に従来は困難であった貫通溶接が用意となる。また、従来の溶接方法に比べ、溶接速度を速くすることができ、生産性の向上を図ることができる。
【０００８】
この様子を、さらに図１１の模式図を参照して説明する。図１１（ａ）に示すように、重ね合わせられた溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２のほぼ中心線上を溶接すると、まず直線的で幅が均一なビードが形成される（網掛け部）。そして、図１１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、及び、図１１（ｃ）のＢ−Ｂ断面図を見ると、溶け込み（網掛け部分）も適度な深さまで形成され、強度の高い溶接が実現される。
【０００９】
そして、このような複合レーザによる溶接技術を具体的な装置として開示している文献として、下記の特許文献１及び２がある。以下、各文献記載の発明について説明する。特許文献１，２では、両者とも、アルミニウム合金の重ね合わせ溶接に有効な溶接装置及び方法を開示している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２８７９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１６２８２号公報
【００１１】
特許文献１に開示されている発明では、特に以下の２つの異なる特性のレーザ光を照射している。この場合に用いられる従来例における溶接装置の構成を、図１２を参照して簡単に説明する。
【００１２】
このレーザ溶接装置は、図１２（ａ）に示すように、２つのＹＡＧレーザ１１０，１１２と、両レーザを制御する制御部１１４と、１つの出射ユニット１１６とにより構成されている。そして第１のＹＡＧレーザ１１０は、ＹＡＧロッド１２０、励起光供給部１２２を構成要素とする発振器１１８を備え、基本波ＹＡＧレーザ光ＬＢＣＷを出力している。そして、この第１のＹＡＧレーザ１１０にて生成されたレーザ光ＬＢＣＷは、光ファイバ１３４を介して出射ユニット１１６の第１レーザ光取入口１１６ａまで伝送される。また、第２のＹＡＧレーザ１１２は、第１のＹＡＧレーザ１１０同様の構成に加えて、Ｑスイッチ１５０及び波長変換器１５２を備え、これにより、所定の周波数にて出力されるパルスレーザであるＱスイッチＹＡＧレーザ光ＬＢＳＨＧが、出射ユニット１１６の第２レーザ光取入口１１６ｂまで出力される。
【００１３】
そして、上記２つのレーザは、出射ユニット１１６を介して溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に照射されるが、その様子を図１２（ｂ）を参照して説明する。まず、第１のＹＡＧレーザから出力された基本波レーザＬＢＣＷは、光ファイバー１３４からコリメータレンズ１６４を通り、ダイクロイックミラー１６６を透過し、集光レンズ１６８にて集光されて溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に照射される。また、第２のＹＡＧレーザから出力された高調波レーザＬＢＳＨＧは、ダイクロイックミラー１６６で反射し、その後、集光レンズ１６８にて集光されて、溶接部材に照射される。このようにして、異波長の基本波レーザ光ＬＢＣＷと高調波レーザ光ＬＢＳＨＧによる複合レーザが、同軸上にて溶接部材に照射されることとなる。
【００１４】
ここで、上記２つのレーザビームの特性について、さらに図１３を参照して説明する。１つは、図１３（ａ）に示すように、浅く広い溶け込み（網掛け部分）を実現するＹＡＧパルスレーザによる基本波レーザ光ＬＢＣＷであり、また、もう１つは、図１３（ｂ）に示すように、細く深い溶け込みを実現する同じくＹＡＧパルスレーザによる高調波レーザ光ＬＢＳＨＧである。
【００１５】
そして、上記２つのレーザ光の出力状態を図１４に示す。まず、図１４（ａ）に示すように、基本波パルスレーザ光ＬＢＣＷは連続発振されている。一方、図１４（ｂ）に示すように、高調波レーザ光ＬＢＳＨＧは所定の周期にてパルス発振されている。これにより、複合レーザは、図１４（ｃ）に示すようなレーザビームの照射となり、両レーザビームが同時に出力されたときに、上述した図１０及び１１に示すように、良好な溶接を得ることができる。なお、このとき、高調波レーザＬＢＳＨＧのパルス発振の周期として、５ｋＨｚが例示されている。従って、パルス幅は、０．２ｍｓ以上と言うことはない。
【００１６】
また、特許文献２に開示されている発明でも、同様にパルスレーザを用いた複合レーザ溶接装置、方法が説明されている。このように、低出力の連続発振レーザで溶接するために、ピーク出力が数ｋＷ以上にも及びパルス発振レーザを同時に溶接する技術が開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例におけるレーザ照射では、パルス発振によるレーザビームが照射されている際には２種類のレーザビームが同時に照射され、深い溶け込みを得られるが、パルスレーザビームが出力されている時間があまりに短いため、深い溶け込みの箇所がスポット的にしか得られない。すなわち、深い溶け込みが所定の間隔で点として形成される場合には、十分な強度を得ることができない、という問題が生じる。
【００１８】
一方で、強度を十分にするべく、図１５（ａ）の溶接部材の上面図、及び図１５（ｂ）のＡ−Ａ断面図に示すように、シーム溶接を実現しようとすると、ビードは照射スポットである点が複数繋がった形状になるが、このような確実な溶接を行うためには、溶接速度を遅く設定して、溶接箇所の単位面積当たりに多くのパルスレーザを照射するようにしなければならない。かかる場合には、生産性が低下するという問題が生じる。
【００１９】
そして、上述したようにシーム溶接を実現しようとすると、溶接箇所の単位面積当たりに照射されるレーザビームによる溶接部材への合計の入熱量は、従来とほぼ同様である。すると、図１６に示すようなフランジ部などを連続溶接する際には、以下のような問題が生じる。
【００２０】
例えば、図１６（ａ）には、２枚の溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２を重ね合わせて溶接した例を示し、図１６（ｂ）には、１枚の溶接部材Ｗ１０３を折り返してその間に他の溶接部材Ｗ１０４を介挿して、重ね合わせ溶接した場合の例を示す。そして、車体のフランジ部は軽量化やデザイン上の点からフランジ幅を広く取れないことが多いが、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、かかる部分に複合レーザＬ１０１，Ｌ１０２の照射を行うと、当該レーザ照射はシーム溶接であることから、溶接部材の端部には常に高い熱量が加えられる。すると、当該端部は熱容量が小さいためレーザ照射により高温になり、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、溶接部材Ｗ１０３の端部に変形Ｔ１０１（矢印Ａ１０１参照）や割れ（Ｔ１０２）が生じる。なお、連続発振のレーザビームを複合して照射した場合にも、このような変形や割れが生じるという問題が起こりうる。
【００２１】
【発明の目的】
本発明は、溶接部材の変形や割れを抑制しつつ、信頼性の高い高品質な溶接を図ることができるレーザ溶接装置及び方法を提供することをその目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、溶接部材の溶接箇所に特性の異なる少なくとも２つのレーザビームを照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段の動作を制御してレーザビームの出力を制御する制御部とを備え、２つのレーザビームは、連続発振レーザによるものであると共に、制御部が、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力するよう制御する、という構成を採っている。
【００２３】
このような構成にすることにより、特性の異なる少なくとも２つのレーザを同一の溶接箇所に照射しているため、大きな溶け込み断面積、及び、溶け込み深さを同時に得ることができる。特に、このとき、他方のレーザビームを断続的に出力しているので、溶接箇所に対する入熱量が断続的に変化して、当該入熱量が高い状態と低い状態を繰り返し、大きなエネルギーが常に一定量入熱されることが抑制され、溶接部材の変形や割れの発生を抑制することができる。また、一方で、一方のレーザビームを所定の値以上に出力しているため、溶接幅や溶け込み深さが大幅に減少することは抑制され、確実な溶接を実現できる。
【００２４】
さらに、レーザビームは連続発振レーザであるため、断続的に出力するレーザの一回当たりの出力時間は、パルスレーザの場合と比べると非常に長いものとなる。従って、複合照射による深い溶け込みが、パルスレーザの場合に形成されるような点ではなく、所定の長さで形成することができる。従って、溶接速度を速く設定して行っても、所定の間隔で所定の長さの深い溶け込みを実現でき、確実な溶接を実現できるため、生産性の向上を図ることができる。
【００２５】
また、本発明では、制御部が、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力するよう制御する、という構成をも採っている。
【００２６】
このようにすることで、断続的に出力が変化するレーザビームを常に所定の値以上に出力しつつ、かかる値から高い値に断続的に出力しているため、上述したように溶接部材への入熱量を抑制して上述したように良好な溶接を実現できると共に、この断続的なレーザも常に一定の値以上に出力されているため、当該断続的なレーザビームの特性をも常に生かした溶接を実現できる。
【００２７】
特に、２つのレーザビームとして、溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームと、コヒーレント性の高いレーザビームとを用いると望ましい。かかる場合には、まず、上記２つのレーザビームが同時に照射された場合には、当然に広く深い溶け込みを得ることができ、溶接強度の維持を図ることができる。そして、前者の溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームの出力を断続的に変化させる場合には、このレーザビームの溶接特性によってビード幅は一定に形成されないものの、かかるレーザが照射されない場合であっても、後者のコヒーレント性の高いレーザビームが常に照射されていることによって、その入熱量により狭い幅のビードであるが、当該ビードは常に形成される。従って、シール性の向上を図ることができる。このようにして、溶接強度及びシール性の高い溶接を実現できると共に、溶接部材の変形や割れなどを抑制することができる。
【００２８】
一方で、上記とは逆に、コヒーレント性の高いレーザビームの出力を断続的に変化させることで、溶け込み深さを変化させることができ、溶接部材に対応した多様な溶接を実現することができる。
【００２９】
また、上記構成において、制御部が、他方のレーザビームをあらかじめ定められた一定間隔にて断続的に出力制御するようにしてもよく、他方のレーザビームをあらかじめ定められた異なる間隔にて断続的に出力制御するようにしてもよい。
【００３０】
これにより、一定間隔に出力制御した場合には、上述したように信頼性の高い高品質な溶接を実現できると共に、常に均一な品質の溶接部材を得ることができる。一方、異なる間隔にて断続的に出力制御した場合には、溶接対象に応じた溶接部材を得ることができる。
【００３１】
また、制御部が、他方のレーザビームの出力値を、断続的に出力する毎にあらかじめ定められた値に変化させて出力制御してもよく、他方のレーザビームの出力時間を、断続的に出力する毎にあらかじめ定められた値に変化させて出力制御してもよい。
【００３２】
これにより、溶接部材の材質、あるいは、溶接箇所によって断続的に出力するレーザビームの出力値を変更でき、材質、溶接箇所に見合った溶接を実現することができる。
【００３３】
さらに、制御部が、断続的に変化させる他方のレーザビームとは別の一方のレーザビームの出力値を変化させて出力制御するようにしてもよい。特に、他方のレーザビームを断続的に出力制御するタイミングとは逆のタイミングにて、一方のレーザビームを常に出力している値よりも大きい値に断続的に強く出力するよう制御することとすると望ましい。このとき、２つのレーザビームの出力値の合計が常に一定となるよう出力制御するようにすると、なお望ましい。
【００３４】
これにより、溶接部材の材質や溶接箇所に応じて、一方のレーザビームの特性をも局所的に生かした溶接を実現でき、多様な溶接を実現できる。特に、２つのレーザビームの出力の強弱を逆のタイミングに制御することで、入熱量の増加を抑制し、有効に溶接部材の変形や割れを抑制することができる。
【００３５】
また、本発明では、溶接部材の溶接箇所に特性の異なる連続発振レーザによる少なくとも２つのレーザビームを照射して、溶接部材を溶接するレーザ溶接方法であって、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力することで、２つのレーザビームの出力比を時間の経過と共に変化させて照射する、というレーザ溶接方法をも提供している。
【００３６】
そして、溶接部材の溶接箇所に特性の異なる連続発振レーザによる少なくとも２つのレーザビームを照射して、溶接部材を溶接するレーザ溶接方法であって、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力することで、２つのレーザビームの出力比を時間の経過と共に変化させて照射する、というレーザ溶接方法をも提供している。
【００３７】
このようにしても、上述同様に作用し、同様の効果を得ることができ、上記目的を達成することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施形態〉
以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本発明のレーザ溶接装置の概略を示す構成図である。図２乃至図３は、第１の実施形態におけるレーザビームの出力値及び溶接状態を示す説明図である。図４乃至図５は、その変形例である。
【００３９】
（全体構成）
まず、本発明であるレーザ溶接装置の概要を、図１を参照して説明する。本実施形態におけるレーザ溶接装置は、上記従来例で説明した図１２に示す装置とほぼ同様の構成であるが、出力するレーザが連続発振レーザビームであるため、その構成が若干異なる。すなわち、パルスレーザを用いていないため、パルス発振レーザ照射手段ではなく、また、Ｑスイッチは設けられていない。
【００４０】
図１に示すように、レーザ溶接装置は、溶接部材Ｗ１，Ｗ２の溶接箇所に特性の異なる２つのレーザビームを照射する２つのレーザ照射手段１，２と、これらレーザ照射手段１，２の動作を制御してレーザビームの出力を制御する制御部３と、を備えている。そして、レーザ照射手段１，２から出力されたレーザビームＬ１，Ｌ２を、溶接部材Ｗ１，Ｗ２に向かって反射する反射ミラー４、ダイクロイックミラー５や、レーザビームＬを集光する集光レンズ６なども備えている。なお、レーザ照射手段１，２用の電源など図示していないが、基本的な構成は従来例と同様であるため、その詳細については省略する。
【００４１】
（溶接部材）
ここで、本実施形態における溶接部材Ｗ１，Ｗ２は、重ね合わせられた２枚の溶接部材である。そして、特に、反射率及び熱拡散率の高い金属、例えば、アルミニウム合金である。但し、溶接部材は、上記部材に特定されるものではない。また、溶接部材Ｗ１，Ｗ２は、溶接装置のテーブル７上に、ホルダ８にて固定されて載置されている。
【００４２】
（レーザ照射手段）
レーザ照射手段１，２は、両方とも連続発振レーザを照射するものであり、例えば、ＹＡＧレーザ，ＣＯ２レーザ、半導体レーザなどである。ただし、その種類は特定されるものではない。
【００４３】
そして、本実施形態においては、符号１に示す一方のレーザ照射手段１から出力されるレーザビームＬ１は、コヒーレント性が高いという特性を有するものであり、符号２に示す他方のレーザ照射手段２から出力されるレーザビームＬ２は、溶接部材Ｗ１，Ｗ２に対して吸収率が高いという特性を有するものである。
【００４４】
そして、一方のレーザビームＬ１のように、コヒーレント性が高いと、小さなスポット径に絞ることができるため、溶接部材の照射箇所には深くて幅の狭い溶け込みを得ることができる（従来例の説明時に参照した図９（ｅ）〜（ｈ）参照）。また、他方のレーザビームＬ２のように、溶接部材に対して吸収率が高いという特性を有すると、ビームを小さなスポット径（例えば、０．１〜０．６ｍｍ）に絞ることができないという不都合を有するが、波長が短く吸収率が高いという特性により、溶接部材の照射箇所には幅の広い溶け込みを得られる（従来例の説明時に参照した図９（ａ）〜（ｄ）参照）。そして、上記２つのレーザを複合すると、従来例にて説明したように、幅の広く、かつ、溶け込みの深い溶接を実現できる（図１０，１１参照）。
【００４５】
ここで、上記２つのレーザビームＬ１，Ｌ２は、上述した全反射ミラー４、ダイクロイックミラー５、集光レンズ６を介して複合されて溶接部材Ｗ１，Ｗ２に照射される。すなわち、一方のレーザビームＬ１は、ダイクロイックミラー５及び集光レンズ６に向かうよう、全反射ミラー４にて反射されてその照射角度が変換される。また、他方のレーザビームＬ２は、集光レンズ６に向かうようダイクロイックミラー５にて反射されてその照射角度が変更される。このとき、ダイクロイックミラー５の上方から照射されてきた一方のレーザビームＬ１は、ダイクロイックミラー５を透過して、他方のレーザビームＬ２と複合する。
【００４６】
（制御部）
また、本実施形態では、制御部３が上述した２つのレーザ照射手段１，２の動作を制御して、これら照射手段１，２から出力されるレーザビームＬ１，Ｌ２を制御している。具体的には、レーザビームＬ１，Ｌ２の出力値、及び、その出力パターン（出力波形）を制御している。
【００４７】
まず、制御部３は、コヒーレント性が高く小さなスポット径に絞ることのできる一方のレーザビームＬ１を、常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御する。具体的には、図２（ｅ）の出力波形に示すように、一定の出力値にてレーザビームを出力し続ける。このようなレーザビームＬ１のみを溶接部材Ｗ１，Ｗ２に照射すると、図２（ｆ）に示すように、溶接部材Ｗ１，Ｗ２を上方から見た場合に、ほぼ一定の幅を有するビードを得ることができる。また、図２（ｇ）は、図２（ｆ）におけるＡ−Ａ断面図を示すが、連続した溶接を得ることができる。但し、このレーザビームＬ１の特性から、図２（ｈ）の図２（ｆ）におけるＢ−Ｂ断面図に示すように、溶け込みは深いが、溶接幅の狭い溶接となってしまう。
【００４８】
また、制御部３は、波長が短く、溶接部材に対して吸収率が高いという特性を有する他方のレーザビームＬ２を、断続的に出力するよう制御する。具体的には、図２（ａ）の出力波形に示すように、一定の周期にて、一定の出力値のレーザビームを出力する。すなわち、出力が零と、所定の値とを繰り返し、連続発振レーザでパルス化された波形のレーザビームを出力する。ここで、パルス化されたレーザビームＬ２のパルス部分の幅は、連続発振レーザによるものであるため、１０ｍｓ〜数百ｍｓと、パルスレーザの数百ｎｓと比べると非常に長く設定されている。このため、このようなレーザビームＬ２のみを溶接部材Ｗ１，Ｗ２に照射すると、図２（ｂ）に示すように、溶接部材Ｗ１，Ｗ２を上方から見た場合に、所定の間隔にて溶接線上に所定の長さに形成された溶接箇所が点在するという、いわゆるステッチ溶接となる。また、図２（ｃ）は図２（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図を、図２（ｄ）は図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図を示すが、そのレーザビームＬ２の特性から、断続的に溶け込みは浅いが、その溶け込み断面積が広い溶接となってしまう。従って、このようなステッチ溶接を行うと、溶接後の部材のシール性に問題がある。
【００４９】
そして、上述した２つのレーザビームＬ１，Ｌ２が複合されて、溶接部材に照射されたときの様子を、図３に示す。まず、図３（ａ）に複合した後のレーザビームＬの出力の時間変化を示すが、この図に示すように、ほぼ２つのレーザビームＬ１，Ｌ２の出力を足した出力波形となり、常に一定の出力値加えて、さらに、断続的にパルス化されたレーザビームが加算された出力値となる。従って、複合レーザビームＬの出力値は、大小の値の出力を繰り返すパルス波形となる。
【００５０】
このようにして、複合レーザビームＬが照射された溶接部材Ｗ１，Ｗ２の溶け込み状態を、図３（ｂ）〜（ｅ）に示す。図３（ｂ）は、溶接部材を上方から見た図である。また、図３（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、それぞれ図３（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図を示している。この図に示すように、まず上方から見た場合には、一様にビードが形成されているのがわかる。そして、特に、レーザビームＬの出力が高くなったとき、すなわち、パルス化されて出力された場合には、溶接部材に対して吸収率が高いレーザビームＬ２の成分が照射されているため、ビードの幅が広くなる。また、同時に、パルス化されたレーザビームが照射されて全体的な出力値が上がった場合には、入熱量自体が多くなり、コヒーレント性の高いレーザビームＬ１も照射されていることから、その溶け込みも深くなる（図３（ｄ）参照）。従って、図３（ｃ）に示すように、パルス出力される間隔にてその溶け込みが深くなる。また、パルス化されたレーザビームＬ２が照射されていない場合には、コヒーレント性の高いレーザビームが照射されているものの、全体的な入熱量が少ないため、その溶け込み深さもそれほど深く形成されず、また、溶け込み幅も狭いものとなるが（図３（ｅ）参照）、ビードは常に形成された状態となる。
【００５１】
このようにすることにより、常にビードを形成でき、溶接後の製品のシール性を維持できると共に、所定の間隔にて溶け込みの深い溶接を実現できるので、その強度も維持できる。その一方で、溶接部材Ｗ１，Ｗ２に対する複合レーザビームＬによる入熱量は常に高いわけではなく、他方のレーザビームＬ２の断続的な出力により、小さく抑えることができる。従って、溶接部材の溶接箇所が、例えばフランジ部などの端部であって、熱容量の小さい箇所であっても、入熱量の抑制により溶接部材の変形や割れの発生などを、有効に抑制することができる。
【００５２】
また、本発明では、レーザビームとして連続発振レーザを用いているため、パルス化されたレーザビームＬ２のパルス部分の幅は、１０ｍｓ〜数百ｍｓと、パルスレーザの数百ｎｓと比べると、非常に長く設定されている。従って、パルスレーザを用いることによって生じる不都合、すなわち、全体的な入熱量の増加による溶接部材の変形・割れの発生や、溶接速度が遅延するなどの問題点を、解消することができる。
【００５３】
そして、上述した例では、パルス化したレーザビームＬ２を一定の周期にて出力する場合を示し（図２，３参照）、このようにすることで、等間隔に深い溶接を実現して信頼性の高い高品質な溶接を実現できる。但し、必ずしもパルス化したレーザの出力は一定間隔であることに限定されない。このパルス化したレーザビームの出力間隔を時間毎に変化させて、出力するよう制御してもよい。例えば、あらかじめ溶接部材の形状などがわかっていて、高強度な溶接が必要な箇所と必要でない箇所が分かれている場合には、強度が必要な箇所ではパルスの出力間隔を短くし（周期を短く）、必要でない箇所ではパルスの出力間隔を長くする（周期を長く）など、あらかじめ設定しておくとよい。これにより、溶接対象に柔軟に適用することができ、汎用性が向上する。
【００５４】
（変形例）
また、パルス化したレーザビームの出力時間あるいは出力値を、全てのパルス出力時において均一にする必要はない。その例を図４乃至図５に示す。図４はパルス化したレーザビームの出力時間を、図５は出力値を、出力毎に変化させた場合の一例である。
【００５５】
まず、図４を参照して説明する。上述したように制御部３は、一定の出力値を有するレーザビームＬ１（図４（ｂ）参照）と、パルス化したレーザビームＬ２とを出力制御するが、パルス化したレーザビームＬ２の方は、図４（ａ）に示すように、断続的に出力する毎、すなわち、パルス毎に、その出力時間であるパルス幅Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を変化させて出力制御する。このとき、そのように出力するようあらかじめ制御指令データが制御部３には記憶されている。すなわち、溶接装置の操作者が、あらかじめ溶接部材に合わせて、制御指令データを入力しておく。
【００５６】
そして、２つのレーザビームを複合すると、その出力値の変化は図４（ｃ）のようになり、そのときの溶接部材の溶接状態は、図４（ｄ）となる。すると、上述したようにパルス化されたレーザビームが照射されている間は、溶接が深くなると共にビードの幅が広くなるが、この図に示すように、パルス幅の長さＰ１，Ｐ２，Ｐ３に比例して、ビード幅が広い部分の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３が長くなる。そして、例えば、シミュレーションなどによる設計の段階や経験から、広い幅のビードを長く必要とする溶接箇所に対して、パルス化レーザのパルス幅を長く出力されるよう制御部に対する指令を設定しておけば、溶接部材に対応した良好な溶接を容易に実現できる。
【００５７】
また、図５の例を説明する。かかる例では、制御部３にて、一定の出力値を有するレーザビームＬ１（図５（ｂ）参照）を出力制御すると共に、パルス化したレーザビームＬ２の方を、図５（ａ）に示すように、断続的に出力する毎に、すなわち、パルス毎に、その出力値であるパルス高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３を変化させて出力制御する。このとき、このように出力するようあらかじめ制御指令データが制御部３には記憶されている。
【００５８】
そして、２つのレーザビームを複合すると、その出力値の変化は図５（ｃ）のようになり、そのときの溶接部材の溶接状態は、図５（ｄ）〜（ｆ）となる。なお、図５（ｄ）は上面図であり、図５（ｅ）はＡ−Ａ断面図、図５（ｆ），（ｇ），（ｈ）は、それぞれＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面図である。すると、上述したようにパルス化されたレーザビームが照射された際には、溶接が深くなると共にビードの幅が広くなるが、この図に示すように、出力値の高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３に比例して、ビード幅Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は広くなる。なお、複合レーザによる全体的な出力値も上昇するため、溶け込み深さもある程度は深くなる（図５（ｅ）参照）。このようなレーザビームを用いるとしては、例えば、他の溶接箇所よりも強度が必要だが、ビード長さを長くできない場合が考えられる。かかる場合には、ビード幅を広くしたい箇所の溶接時にパルス化レーザの出力値が高く出力されるよう制御部に対する指令を設定しておけばよい。
【００５９】
なお、上述したレーザビームの出力例は一例であって、本願記載の発明は必ずしも上記のものに限定されない。あらゆる周期、出力時間、出力値のパルス化レーザビームを出力するよう設定してもよい。
【００６０】
〈第２の実施形態〉
以下、本発明の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態にて用いるレーザビームの出力状態と、溶接部材の溶接状態を示す図である。
【００６１】
まず、本実施形態において用いる溶接装置の構成は、上述した第１の実施形態とほぼ同一であって、溶接部材に照射する２つのレーザビームは共に連続発振レーザによるものであり、一方のレーザビームＬ１はコヒーレント性の高いもので、他方のレーザビームＬ２は溶接部材に対する吸収率が高いものである（図１参照）。但し、本実施形態では、断続的に出力するパルス化されたレーザビームＬ２の出力状態が異なる。以下、これを詳述する。
【００６２】
まず、制御部３は、図６（ｂ）に示すように、一方のレーザビームＬ１を上述した実施形態における場合と同様に、常に零でない一定の値に設定して出力する。一方、他方のレーザビームＬ２については、図６（ａ）に示すように、常に零でない第１の出力値Ｈ２１に設定して出力しつつ、当該第１の出力値Ｈ２１よりも大きい値である第２の出力値Ｈ２２に断続的に強く出力するよう制御する。換言すると、上記第１の出力値が出力値のベース値となり、かかる一定の値にて常に出力しつつ、断続的にパルス化したレーザビームを出力するよう制御する。すなわち、他方のレーザビームＬ２は、所定の周期にて、その出力値が、第１の出力値Ｈ２１と、第２の出力値Ｈ２２とに変化して、パルス化されて出力される。なお、出力値がパルス化されたレーザビームのパルス波形は、いかなる出力波形であってもよく、図６（ａ）に示すように、そのパルスの上部が山なりになっていてもよい。
【００６３】
そして、２つのレーザビームを複合すると、図６（ｃ）に示すようになる。ここで、パルス形状の谷部分では、上述した第１の実施形態と異なり、パルス化して出力するレーザビームＬ２も上記第１の出力値だけ出力されているため、当該レーザの成分も複合レーザに含まれていることなる。従って、各時間毎の溶接箇所の状態を図６（ｄ）に示すと、パルス形状の山部分Ｂでは、上述した第１の実施形態同様に、溶接箇所が、幅の広く深い溶け込みとなる一方で、パルス形状の谷部分Ａでも、合計の出力値が高くなるため、ある程度の溶け込み深さを得られると共に、レーザビームＬ２である溶接部材に対する吸収率の高いレーザも含まれているので、ビードの幅も多少広く形成されることとなる。
【００６４】
このようにすることにより、２つのレーザビームの特性を生かした溶接を行うことができるため、信頼性の高い溶接を実現できる。また、かかる場合にも、合計の出力値がパルス化されているため、溶接部材に対する入熱量を抑制することができ、上記問題点として指摘した溶接部材の変形や割れの発生を有効に防ぐことができる。
【００６５】
ここで、上述したパルス化したレーザビームの出力値等、特にパルス出力時（第２の出力値）の出力値、出力周期、出力時間（パルス幅）は、一定であることに限定されない。第１の実施形態にて説明したように、溶接部材の溶接箇所において、あらゆる周期、出力値、出力時間にて出力されてもよい。
【００６６】
〈第３の実施形態〉
以下、本発明の第３の実施形態について、図７乃至図８を参照して説明する。図７は、本実施形態にて用いるレーザビームの出力状態と、溶接部材の溶接状態を示す図である。図８は、本実施形態の変形例におけるレーザビームの出力状態と、溶接部材の溶接状態を示す図である。まず、図７を参照して説明する。
【００６７】
本実施形態において用いる溶接装置の構成は、上述した第１及び第２の実施形態とほぼ同一であって、溶接部材に照射する２つのレーザビームは共に連続発振レーザによるものであり、一方のレーザビームＬ１はコヒーレント性の高いもので、他方のレーザビームＬ２は溶接部材に対する吸収率が高いものである（図１参照）。そして、本実施形態では、断続的に出力するパルス化されたレーザビームＬ２の出力状態は同様であるが、これまで常に一定の出力値にて出力してきた一方のレーザビームＬ１（例えば、図２（ｂ）、図４（ｂ）に示すレーザビーム）についての出力状態が異なる。以下、これを詳述する。
【００６８】
まず、制御部３は、図７（ａ）に示すように、溶接部材に対して吸収率が高い他方のレーザビームＬ２を、断続的にパルス化して出力する。一方、コヒーレント性が高い一方のレーザビームＬ１についても、これまでは常にその出力値を変化させずに一定の出力値にて出力していたが、これを時間が経過するにつれて変化させて出力する。具体的には、図７（ｂ）に示すように、開始から時間ｔ１が経過するまでは出力値Ｈ３１で出力し、時間ｔ１が経過すると出力値をＨ３２に変更して出力する。
【００６９】
そして、２つのレーザビームを複合すると、図７（ｃ）に示すようになる。また、この複合レーザビームにて溶接したときの溶接部材の様子を図７（ｄ）〜（ｇ）に示す。すると、時間ｔ１が経過するまでであっても、複合レーザによりビードが広く深い溶け込みを実現できるが、時間ｔ１が経過した後は、コヒーレント性の高いレーザの出力値Ｈ３２が高くなるため、さらに溶け込み深さが増すこととなる（図７（ｅ）の図７（ｄ）におけるＡ−Ａ断面図参照）。すなわち、図７（ｆ）に示すＢ−Ｂ断面図及び図７（ｇ）に示すＣ−Ｃ断面図に示すように、いずれの場合も溶接幅を制御するパルス化されたレーザビームＬ２が照射されている時のものであるため、その溶接幅はほぼ同一であるが、溶け込み深さを制御するレーザビームＬ１の出力値が高くなった場合には、その溶け込みが深くなる。但し、全体的な出力値の増加により、たとえレーザビームＬ２の出力値が増えていない場合であっても、Ｃ−Ｃ断面図の場合の方が若干溶接幅が広くなる。
【００７０】
このようにすることにより、２つのレーザビームの特性を生かした溶接を行うことができるため、信頼性の高い溶接を実現できる。特に、溶接部材の厚さが変化し、例えば２枚の重ね合わせ溶接から３枚の重ね合わせ溶接に変化するような溶接部材である場合には、上記記載のように該当個所にてレーザビームＬ１の出力値を変化するよう制御すると有効である。なお、かかる場合にも、合計の出力値がパルス化されているため、溶接部材に対する入熱量を抑制することができ、上記問題点として指摘した溶接部材の変形や割れの発生を有効に防ぐことができる。
【００７１】
次に、本実施形態の変形例を、図８を参照して説明する。この例では、まず制御部３は、溶接部材に対して吸収率の高いレーザビームＬ２を、上述した第２の実施形態同様に図８（ａ）に示すように、第１の出力値と第２の出力値とを繰り返すよう断続的にパルス化して強い出力値にて出力している。一方、この断続的なタイミングとは逆のタイミングにてパルス化して、断続的に強い出力値にてコヒーレント性の高いレーザビームＬ１を出力している。具体的には、図８（ｂ）に示すように、レーザビームＬ２の出力が山の部分ではレーザビームＬ１の出力が谷になるよう、そして、レーザビームＬ２の出力が谷の部分ではレーザビームＬ１の出力が山となるよう、出力している。
【００７２】
このとき、これらを合わせた複合レーザの出力状態を図８（ｃ）に示すが、一方の出力値が低いときに、他方の出力値が高くなるため、相互に出力値を補う形となり、その合計は常に一定となる。すると、溶接部材に対する入熱量はそれほど高くはならず、溶接部材に変形や割れが生じることを有効に抑制することができる。
【００７３】
そして、かかる場合の溶接状態を説明する。まず、図８（ｃ）の符号Ａ地点では、吸収率の高いレーザビームＬ２の出力が高い箇所であると共に、コヒーレント性の高いレーザビームＬ１も低い値ながら出力されているため、適度の深さまで溶け込むと共に、ビード幅が広い溶け込みが形成される。一方で、符号Ｂ地点では、上記とは逆に、コヒーレント性の高いレーザビームＬ１の出力が高い箇所であると共に、吸収率の高いレーザビームＬ２も低い値ながら出力されているため、適度のビード幅が形成されると共に、より深い溶け込みを実現できる。そして、上記溶接が繰り返されるため、上述した他の実施形態同様に、信頼性の高い溶接を実現できる。
【００７４】
なお、図８に示すレーザビームＬ１，Ｌ２の出力状態はその一例であって、必ずしもこれに限定されない。例えば、２つのレーザビームが断続的にその出力値が高くなるタイミングが、完全に一致していなければならないわけではなく、多少ずれていてもよい。他のレーザの出力が弱いときの一部を、複合レーザの出力値をもう一方のレーザの出力にて補完できればよい。このことから、複合レーザの出力値が常に一定であることにも限定されない。
【００７５】
また、本実施形態におけるコヒーレント性の高いレーザビームＬ１の出力波形は、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、直線的な波形である場合を例示したが、必ずしもこれに限定されず、曲線的な波形であってもよい。
【００７６】
〈第４の実施形態〉
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、上述した実施形態とは逆に、２つのレーザビームのうち、例えば図２（ａ）に示した主にパルス化されて断続的に出力されるレーザビームが、コヒーレント性が高いものであって、例えば図２（ｂ）に示した主に連続して一定の出力値にて出力されているもう一方のレーザビームが、溶接部材に対して吸収率の高いレーザビームである。
【００７７】
このようにしても、断続的に２つのレーザの合計出力値が変化するため、過大な熱量が溶接部材に加えられることが抑制され、上述同様に変形や割れなどを抑制することができると共に、２つのレーザの特性を生かした深く広い溶け込みを断続的に実現でき、信頼性の高い高品質な溶接を実現できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、特性の異なる少なくとも２つのレーザを同一の溶接箇所に照射しているため、大きな溶け込み断面積、及び、溶け込み深さを同時に得ることができ、特に、このとき、他方のレーザビームを断続的に出力しているので、溶接箇所に対する入熱量が断続的に変化して低くなり、大きなエネルギーが常に一定量入熱されることが抑制され、溶接部材の変形や割れの発生を抑制することができ、一方で、一方のレーザビームを所定の値以上に出力しているため、溶接幅や溶け込み深さが大幅に減少することは抑制され、確実な溶接を実現できる、という従来にない優れた効果を有する。
【００７９】
さらに、レーザビームは連続発振レーザであるため、断続的に出力するレーザの一回当たりの出力時間は、パルスレーザの場合と比べると非常に長いものとなるため、複合照射による深い溶け込みが、パルスレーザの場合に形成されるような点ではなく、所定の長さで形成することができ、溶接速度を速く設定して行っても、所定の間隔で所定の長さの深い溶け込みを実現でき、生産性の向上を図ることができる。
【００８０】
また、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力するよう制御する、こととすると、断続的なレーザも常に一定の値以上に出力されているため、当該断続的なレーザビームの特性をも常に生かした溶接を実現できる。
【００８１】
そして、特に、２つのレーザビームとして、溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームと、コヒーレント性の高いレーザビームとを用いるとすると、まず、上記２つのレーザビームが同時に照射された場合には、当然に広く深い溶け込みを得ることができ、溶接強度の維持を図ることができると共に、前者の溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームの出力を断続的に変化させることにより、このレーザビームの溶接特性によってビード幅は一定に形成されないものの、かかるレーザが照射されない場合であっても、後者のコヒーレント性の高いレーザビームが常に照射されていることによって、その入熱量により狭い幅のビードであるが、当該ビードは常に形成され、シール性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるレーザ溶接装置の概要を示す構成図である。
【図２】図１に開示したレーザ照射手段から出力されるレーザビームの特性を示す説明図である。図２（ａ）は、パルス化して出力するレーザビームの出力状態を示し、図２（ｂ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図２（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。図２（ｅ）は一定の出力値にて出力するレーザビームの出力変化を示し、図２（ｆ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図２（ｇ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｈ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図２に開示したレーザビームを複合したときの特性を示す説明図である。図３（ａ）は複合したレーザビームの出力状態を示し、図３（ｂ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図３（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図３（ｄ）はＢ−Ｂ断面図、図３（ｅ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図４】第１の実施形態にてレーザビームの出力波形を変形した場合において、複合レーザビームの特性を示す説明図である。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図４（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図４（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図である。
【図５】第１の実施形態にてレーザビームの出力波形を変形した場合において、複合レーザビームの特性を示す説明図である。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図５（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図５（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図５（ｅ）はＡ−Ａ断面図、図５（ｆ）はＢ−Ｂ断面図、図５（ｇ）はＣ−Ｃ断面図、図５（ｈ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態において出力するレーザビームの特性を示す説明図である。図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図６（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図６（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の溶接状態を説明する説明図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態において出力するレーザビームの特性を示す説明図である。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図７（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図７（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図７（ｅ）はＡ−Ａ断面図、図７（ｆ）はＢ−Ｂ断面図、図７（ｇ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態において出力するレーザビームの特性を示す説明図である。図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図８（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態、及び、そのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の溶接状態を説明する説明図である。
【図９】図９は、従来における複合溶接に用いられるレーザビームの溶接特性を説明する図である。図９（ａ）は一方のレーザビームの出力、図９（ｂ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図９（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。図９（ｅ）は他方のレーザビームの出力、図９（ｆ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図９（ｇ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｈ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】従来例におけるＹＡＧレーザ及びＣＯ２レーザを用いて複合溶接を行った場合の溶接状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に開示した溶接方法にて溶接を行った場合の溶接部材の溶接状態を説明する図である。図１１（ａ）は溶接部材の上面図、図１１（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１１（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】図１２は、従来例における溶接装置の構成の概略を示すブロック図である。図１２（ａ）は、その全体を示し、図１２（ｂ）は、その一部を示す。
【図１３】図１３は、図１２にて開示した溶接装置から照射されるレーザビームによる溶接部材の溶け込み状態を示す断面図である。図１３（ａ）は、一方のレーザビームによるものを示し、図１３（ｂ）は、他方のレーザビームによるものを示す。
【図１４】図１４は、図１２にて開示した溶接装置から照射されるレーザビームの出力状態を示す図である。図１４（ａ）は、一方のレーザビームのもの、図１４（ｂ）は他方のレーザビームのもの、図１４（ｃ）は２つのレーザビームを複合したものを示す。
【図１５】図１５は、図１２にて開示した溶接装置から照射されるレーザビームを用いて溶接した際の溶接部材の溶接状態を説明する図である。図１５（ａ）は溶接部材の上面図、図１５（ｂ）は断面図である。
【図１６】図１６（ａ），（ｂ）は、従来例における溶接装置からのレーザビームにて溶接部材の端部付近を溶接した場合の例を示す図である。
【図１７】図１７（ａ）は、図１６（ｂ）の溶接部材を溶接する前の状態を示す図であり、図１７（ｂ）は、溶接後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ レーザ照射手段
２ レーザ照射手段
３ 制御部
４ 全反射ミラー
５ ダイクロイックミラー
６ 集光レンズ
Ｌ レーザビーム（複合レーザビーム）
Ｌ１，Ｌ２ レーザビーム
Ｗ１ 溶接部材
Ｗ２ 溶接部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ溶接装置及び方法にかかり、特に、複数のレーザビームを照射して溶接を行うレーザ溶接装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光は、レンズで集光することで高出力を得られることから、従来より溶接手段として用いられている。そして、レーザ溶接では、レーザビームによるエネルギを局所的に、高エネルギ密度にて溶接できることから、溶接歪みが少なく、高品質な溶接が可能となる。
【０００３】
しかし、レーザ溶接においては、反射率及び熱拡散率の高い金属、例えば、アルミニウム合金は、レーザ光の吸収が低いため溶接が困難であった。特に、接合に十分な溶け込み断面積、及び、溶け込み深さを実現することが困難であるという問題が生じる。具体的には、ビームを十分に小さなスポット径（０．１〜０．６ｍｍ）に絞ることができないレーザでは、溶接部材にて深い溶け込みを得ることができない。しかし、このようなスポット径を絞ることができないレーザであっても、レーザの波長が小さくて金属に対する吸収率が高い場合には、幅の広い溶け込みは得られる。また、一方で、小さなスポット径に絞ることができるレーザであって、レーザのコヒーレント性が高いものであれば、幅が狭いが深い溶け込みを得ることができる。
【０００４】
ところが、現在では、金属に対する吸収率が高く、かつ、コヒーレント性も高いレーザは存在しえない。従って、幅の広く、深い溶け込みである良好な溶接を実現する溶接技術が多く研究されている。そして、そのような技術として、２つのレーザビームを同一の溶接箇所に照射して、複合レーザにて溶接を行う技術が知られている。この技術について、図９乃至図１０を参照して説明する。
【０００５】
かかる技術で用いられるレーザ溶接装置では、異なる波長や特性を持つ２種類のレーザを、重ね合わせられた溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２の溶接箇所に、同軸上に複合して照射する。このとき、２種類のレーザは、連続発振レーザであり、このうち、１つは、ビームを十分に小さなスポット径（０．１〜０．６ｍｍ）に絞ることができないが、レーザの波長が小さくて金属に対する吸収率が高いレーザビームである。このレーザビームによる溶接特性を図９（ａ）〜（ｄ）に示すと、まず、図９（ａ）に示すように出力は一定であり、溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に対する溶け込み具合は、浅く、幅の広いものである。なお、図９（ｂ）は、溶接部材の溶接状態（網掛け部がビード）を上方から見た図であり、図９（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である（網掛け部が溶融箇所）。
【０００６】
また、もう１つのレーザビームは、小さなスポット径に絞ることができるレーザであって、レーザのコヒーレント性が高いものである。このレーザビームによる溶接特性を図９（ｅ）〜（ｈ）に示すと、まず、図９（ｅ）に示すように出力は一定であり、溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に対する溶け込み具合は、深く、幅の狭いものである。なお、図９（ｆ）は、溶接部材の溶接状態（網掛け部がビード）を上方から見た図であり、図９（ｇ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｈ）はＢ−Ｂ断面図である（網掛け部が溶融箇所）。
【０００７】
そして、２つのレーザの具体例を示すと、例えば、炭酸ガスレーザ（ＣＯ２レーザ）Ｌ１０１と、ＹＡＧレーザＬ１０２である。すると、これら２つのレーザの長所が相乗効果を成し、図１０に示すように、広く深い良好な溶け込みの溶接を行うことができる。このように、特性の異なる２種類のレーザを同時に照射しているため、一般的なアーク溶接や単一レーザによるレーザ溶接に比べ、大きな溶け込み断面積及び溶け込み深さを得ることができる。そして、溶接時の熱による歪みが極めて少なく、溶接が困難であるアルミ合金であっても、高品質な溶接を実現でき、特に従来は困難であった貫通溶接が用意となる。また、従来の溶接方法に比べ、溶接速度を速くすることができ、生産性の向上を図ることができる。
【０００８】
この様子を、さらに図１１の模式図を参照して説明する。図１１（ａ）に示すように、重ね合わせられた溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２のほぼ中心線上を溶接すると、まず直線的で幅が均一なビードが形成される（網掛け部）。そして、図１１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、及び、図１１（ｃ）のＢ−Ｂ断面図を見ると、溶け込み（網掛け部分）も適度な深さまで形成され、強度の高い溶接が実現される。
【０００９】
そして、このような複合レーザによる溶接技術を具体的な装置として開示している文献として、下記の特許文献１及び２がある。以下、各文献記載の発明について説明する。特許文献１，２では、両者とも、アルミニウム合金の重ね合わせ溶接に有効な溶接装置及び方法を開示している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２８７９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１６２８２号公報
【００１１】
特許文献１に開示されている発明では、特に以下の２つの異なる特性のレーザ光を照射している。この場合に用いられる従来例における溶接装置の構成を、図１２を参照して簡単に説明する。
【００１２】
このレーザ溶接装置は、図１２（ａ）に示すように、２つのＹＡＧレーザ１１０，１１２と、両レーザを制御する制御部１１４と、１つの出射ユニット１１６とにより構成されている。そして第１のＹＡＧレーザ１１０は、ＹＡＧロッド１２０、励起光供給部１２２を構成要素とする発振器１１８を備え、基本波ＹＡＧレーザ光ＬＢＣＷを出力している。そして、この第１のＹＡＧレーザ１１０にて生成されたレーザ光ＬＢＣＷは、光ファイバ１３４を介して出射ユニット１１６の第１レーザ光取入口１１６ａまで伝送される。また、第２のＹＡＧレーザ１１２は、第１のＹＡＧレーザ１１０同様の構成に加えて、Ｑスイッチ１５０及び波長変換器１５２を備え、これにより、所定の周波数にて出力されるパルスレーザであるＱスイッチＹＡＧレーザ光ＬＢＳＨＧが、出射ユニット１１６の第２レーザ光取入口１１６ｂまで出力される。
【００１３】
そして、上記２つのレーザは、出射ユニット１１６を介して溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に照射されるが、その様子を図１２（ｂ）を参照して説明する。まず、第１のＹＡＧレーザから出力された基本波レーザＬＢＣＷは、光ファイバー１３４からコリメータレンズ１６４を通り、ダイクロイックミラー１６６を透過し、集光レンズ１６８にて集光されて溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２に照射される。また、第２のＹＡＧレーザから出力された高調波レーザＬＢＳＨＧは、ダイクロイックミラー１６６で反射し、その後、集光レンズ１６８にて集光されて、溶接部材に照射される。このようにして、異波長の基本波レーザ光ＬＢＣＷと高調波レーザ光ＬＢＳＨＧによる複合レーザが、同軸上にて溶接部材に照射されることとなる。
【００１４】
ここで、上記２つのレーザビームの特性について、さらに図１３を参照して説明する。１つは、図１３（ａ）に示すように、浅く広い溶け込み（網掛け部分）を実現するＹＡＧパルスレーザによる基本波レーザ光ＬＢＣＷであり、また、もう１つは、図１３（ｂ）に示すように、細く深い溶け込みを実現する同じくＹＡＧパルスレーザによる高調波レーザ光ＬＢＳＨＧである。
【００１５】
そして、上記２つのレーザ光の出力状態を図１４に示す。まず、図１４（ａ）に示すように、基本波パルスレーザ光ＬＢＣＷは連続発振されている。一方、図１４（ｂ）に示すように、高調波レーザ光ＬＢＳＨＧは所定の周期にてパルス発振されている。これにより、複合レーザは、図１４（ｃ）に示すようなレーザビームの照射となり、両レーザビームが同時に出力されたときに、上述した図１０及び１１に示すように、良好な溶接を得ることができる。なお、このとき、高調波レーザＬＢＳＨＧのパルス発振の周期として、５ｋＨｚが例示されている。従って、パルス幅は、０．２ｍｓ以上と言うことはない。
【００１６】
また、特許文献２に開示されている発明でも、同様にパルスレーザを用いた複合レーザ溶接装置、方法が説明されている。このように、低出力の連続発振レーザで溶接するために、ピーク出力が数ｋＷ以上にも及びパルス発振レーザを同時に溶接する技術が開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例におけるレーザ照射では、パルス発振によるレーザビームが照射されている際には２種類のレーザビームが同時に照射され、深い溶け込みを得られるが、パルスレーザビームが出力されている時間があまりに短いため、深い溶け込みの箇所がスポット的にしか得られない。すなわち、深い溶け込みが所定の間隔で点として形成される場合には、十分な強度を得ることができない、という問題が生じる。
【００１８】
一方で、強度を十分にするべく、図１５（ａ）の溶接部材の上面図、及び図１５（ｂ）のＡ−Ａ断面図に示すように、シーム溶接を実現しようとすると、ビードは照射スポットである点が複数繋がった形状になるが、このような確実な溶接を行うためには、溶接速度を遅く設定して、溶接箇所の単位面積当たりに多くのパルスレーザを照射するようにしなければならない。かかる場合には、生産性が低下するという問題が生じる。
【００１９】
そして、上述したようにシーム溶接を実現しようとすると、溶接箇所の単位面積当たりに照射されるレーザビームによる溶接部材への合計の入熱量は、従来とほぼ同様である。すると、図１６に示すようなフランジ部などを連続溶接する際には、以下のような問題が生じる。
【００２０】
例えば、図１６（ａ）には、２枚の溶接部材Ｗ１０１，Ｗ１０２を重ね合わせて溶接した例を示し、図１６（ｂ）には、１枚の溶接部材Ｗ１０３を折り返してその間に他の溶接部材Ｗ１０４を介挿して、重ね合わせ溶接した場合の例を示す。そして、車体のフランジ部は軽量化やデザイン上の点からフランジ幅を広く取れないことが多いが、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、かかる部分に複合レーザＬ１０１，Ｌ１０２の照射を行うと、当該レーザ照射はシーム溶接であることから、溶接部材の端部には常に高い熱量が加えられる。すると、当該端部は熱容量が小さいためレーザ照射により高温になり、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、溶接部材Ｗ１０３の端部に変形Ｔ１０１（矢印Ａ１０１参照）や割れ（Ｔ１０２）が生じる。なお、連続発振のレーザビームを複合して照射した場合にも、このような変形や割れが生じるという問題が起こりうる。
【００２１】
【発明の目的】
本発明は、溶接部材の変形や割れを抑制しつつ、信頼性の高い高品質な溶接を図ることができるレーザ溶接装置及び方法を提供することをその目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、溶接部材の溶接箇所に特性の異なる少なくとも２つのレーザビームを照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段の動作を制御してレーザビームの出力を制御する制御部とを備え、２つのレーザビームは、連続発振レーザによるものであると共に、制御部が、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力するよう制御する、という構成を採っている。
【００２３】
このような構成にすることにより、特性の異なる少なくとも２つのレーザを同一の溶接箇所に照射しているため、大きな溶け込み断面積、及び、溶け込み深さを同時に得ることができる。特に、このとき、他方のレーザビームを断続的に出力しているので、溶接箇所に対する入熱量が断続的に変化して、当該入熱量が高い状態と低い状態を繰り返し、大きなエネルギーが常に一定量入熱されることが抑制され、溶接部材の変形や割れの発生を抑制することができる。また、一方で、一方のレーザビームを所定の値以上に出力しているため、溶接幅や溶け込み深さが大幅に減少することは抑制され、確実な溶接を実現できる。
【００２４】
さらに、レーザビームは連続発振レーザであるため、断続的に出力するレーザの一回当たりの出力時間は、パルスレーザの場合と比べると非常に長いものとなる。従って、複合照射による深い溶け込みが、パルスレーザの場合に形成されるような点ではなく、所定の長さで形成することができる。従って、溶接速度を速く設定して行っても、所定の間隔で所定の長さの深い溶け込みを実現でき、確実な溶接を実現できるため、生産性の向上を図ることができる。
【００２５】
また、本発明では、制御部が、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力するよう制御する、という構成をも採っている。
【００２６】
このようにすることで、断続的に出力が変化するレーザビームを常に所定の値以上に出力しつつ、かかる値から高い値に断続的に出力しているため、上述したように溶接部材への入熱量を抑制して上述したように良好な溶接を実現できると共に、この断続的なレーザも常に一定の値以上に出力されているため、当該断続的なレーザビームの特性をも常に生かした溶接を実現できる。
【００２７】
特に、２つのレーザビームとして、溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームと、コヒーレント性の高いレーザビームとを用いると望ましい。かかる場合には、まず、上記２つのレーザビームが同時に照射された場合には、当然に広く深い溶け込みを得ることができ、溶接強度の維持を図ることができる。そして、前者の溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームの出力を断続的に変化させる場合には、このレーザビームの溶接特性によってビード幅は一定に形成されないものの、かかるレーザが照射されない場合であっても、後者のコヒーレント性の高いレーザビームが常に照射されていることによって、その入熱量により狭い幅のビードであるが、当該ビードは常に形成される。従って、シール性の向上を図ることができる。このようにして、溶接強度及びシール性の高い溶接を実現できると共に、溶接部材の変形や割れなどを抑制することができる。
【００２８】
一方で、上記とは逆に、コヒーレント性の高いレーザビームの出力を断続的に変化させることで、溶け込み深さを変化させることができ、溶接部材に対応した多様な溶接を実現することができる。
【００２９】
また、上記構成において、制御部が、他方のレーザビームをあらかじめ定められた一定間隔にて断続的に出力制御するようにしてもよく、他方のレーザビームをあらかじめ定められた異なる間隔にて断続的に出力制御するようにしてもよい。
【００３０】
これにより、一定間隔に出力制御した場合には、上述したように信頼性の高い高品質な溶接を実現できると共に、常に均一な品質の溶接部材を得ることができる。一方、異なる間隔にて断続的に出力制御した場合には、溶接対象に応じた溶接部材を得ることができる。
【００３１】
また、制御部が、他方のレーザビームの出力値を、断続的に出力する毎にあらかじめ定められた値に変化させて出力制御してもよく、他方のレーザビームの出力時間を、断続的に出力する毎にあらかじめ定められた値に変化させて出力制御してもよい。
【００３２】
これにより、溶接部材の材質、あるいは、溶接箇所によって断続的に出力するレーザビームの出力値を変更でき、材質、溶接箇所に見合った溶接を実現することができる。
【００３３】
さらに、制御部が、断続的に変化させる他方のレーザビームとは別の一方のレーザビームの出力値を変化させて出力制御するようにしてもよい。特に、他方のレーザビームを断続的に出力制御するタイミングとは逆のタイミングにて、一方のレーザビームを常に出力している値よりも大きい値に断続的に強く出力するよう制御することとすると望ましい。このとき、２つのレーザビームの出力値の合計が常に一定となるよう出力制御するようにすると、なお望ましい。
【００３４】
これにより、溶接部材の材質や溶接箇所に応じて、一方のレーザビームの特性をも局所的に生かした溶接を実現でき、多様な溶接を実現できる。特に、２つのレーザビームの出力の強弱を逆のタイミングに制御することで、入熱量の増加を抑制し、有効に溶接部材の変形や割れを抑制することができる。
【００３５】
また、本発明では、溶接部材の溶接箇所に特性の異なる連続発振レーザによる少なくとも２つのレーザビームを照射して、溶接部材を溶接するレーザ溶接方法であって、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力することで、２つのレーザビームの出力比を時間の経過と共に変化させて照射する、というレーザ溶接方法をも提供している。
【００３６】
そして、溶接部材の溶接箇所に特性の異なる連続発振レーザによる少なくとも２つのレーザビームを照射して、溶接部材を溶接するレーザ溶接方法であって、２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力することで、２つのレーザビームの出力比を時間の経過と共に変化させて照射する、というレーザ溶接方法をも提供している。
【００３７】
このようにしても、上述同様に作用し、同様の効果を得ることができ、上記目的を達成することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施形態〉
以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本発明のレーザ溶接装置の概略を示す構成図である。図２乃至図３は、第１の実施形態におけるレーザビームの出力値及び溶接状態を示す説明図である。図４乃至図５は、その変形例である。
【００３９】
（全体構成）
まず、本発明であるレーザ溶接装置の概要を、図１を参照して説明する。本実施形態におけるレーザ溶接装置は、上記従来例で説明した図１２に示す装置とほぼ同様の構成であるが、出力するレーザが連続発振レーザビームであるため、その構成が若干異なる。すなわち、パルスレーザを用いていないため、パルス発振レーザ照射手段ではなく、また、Ｑスイッチは設けられていない。
【００４０】
図１に示すように、レーザ溶接装置は、溶接部材Ｗ１，Ｗ２の溶接箇所に特性の異なる２つのレーザビームを照射する２つのレーザ照射手段１，２と、これらレーザ照射手段１，２の動作を制御してレーザビームの出力を制御する制御部３と、を備えている。そして、レーザ照射手段１，２から出力されたレーザビームＬ１，Ｌ２を、溶接部材Ｗ１，Ｗ２に向かって反射する反射ミラー４、ダイクロイックミラー５や、レーザビームＬを集光する集光レンズ６なども備えている。なお、レーザ照射手段１，２用の電源など図示していないが、基本的な構成は従来例と同様であるため、その詳細については省略する。
【００４１】
（溶接部材）
ここで、本実施形態における溶接部材Ｗ１，Ｗ２は、重ね合わせられた２枚の溶接部材である。そして、特に、反射率及び熱拡散率の高い金属、例えば、アルミニウム合金である。但し、溶接部材は、上記部材に特定されるものではない。また、溶接部材Ｗ１，Ｗ２は、溶接装置のテーブル７上に、ホルダ８にて固定されて載置されている。
【００４２】
（レーザ照射手段）
レーザ照射手段１，２は、両方とも連続発振レーザを照射するものであり、例えば、ＹＡＧレーザ，ＣＯ２レーザ、半導体レーザなどである。ただし、その種類は特定されるものではない。
【００４３】
そして、本実施形態においては、符号１に示す一方のレーザ照射手段１から出力されるレーザビームＬ１は、コヒーレント性が高いという特性を有するものであり、符号２に示す他方のレーザ照射手段２から出力されるレーザビームＬ２は、溶接部材Ｗ１，Ｗ２に対して吸収率が高いという特性を有するものである。
【００４４】
そして、一方のレーザビームＬ１のように、コヒーレント性が高いと、小さなスポット径に絞ることができるため、溶接部材の照射箇所には深くて幅の狭い溶け込みを得ることができる（従来例の説明時に参照した図９（ｅ）〜（ｈ）参照）。また、他方のレーザビームＬ２のように、溶接部材に対して吸収率が高いという特性を有すると、ビームを小さなスポット径（例えば、０．１〜０．６ｍｍ）に絞ることができないという不都合を有するが、波長が短く吸収率が高いという特性により、溶接部材の照射箇所には幅の広い溶け込みを得られる（従来例の説明時に参照した図９（ａ）〜（ｄ）参照）。そして、上記２つのレーザを複合すると、従来例にて説明したように、幅の広く、かつ、溶け込みの深い溶接を実現できる（図１０，１１参照）。
【００４５】
ここで、上記２つのレーザビームＬ１，Ｌ２は、上述した全反射ミラー４、ダイクロイックミラー５、集光レンズ６を介して複合されて溶接部材Ｗ１，Ｗ２に照射される。すなわち、一方のレーザビームＬ１は、ダイクロイックミラー５及び集光レンズ６に向かうよう、全反射ミラー４にて反射されてその照射角度が変換される。また、他方のレーザビームＬ２は、集光レンズ６に向かうようダイクロイックミラー５にて反射されてその照射角度が変更される。このとき、ダイクロイックミラー５の上方から照射されてきた一方のレーザビームＬ１は、ダイクロイックミラー５を透過して、他方のレーザビームＬ２と複合する。
【００４６】
（制御部）
また、本実施形態では、制御部３が上述した２つのレーザ照射手段１，２の動作を制御して、これら照射手段１，２から出力されるレーザビームＬ１，Ｌ２を制御している。具体的には、レーザビームＬ１，Ｌ２の出力値、及び、その出力パターン（出力波形）を制御している。
【００４７】
まず、制御部３は、コヒーレント性が高く小さなスポット径に絞ることのできる一方のレーザビームＬ１を、常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御する。具体的には、図２（ｅ）の出力波形に示すように、一定の出力値にてレーザビームを出力し続ける。このようなレーザビームＬ１のみを溶接部材Ｗ１，Ｗ２に照射すると、図２（ｆ）に示すように、溶接部材Ｗ１，Ｗ２を上方から見た場合に、ほぼ一定の幅を有するビードを得ることができる。また、図２（ｇ）は、図２（ｆ）におけるＡ−Ａ断面図を示すが、連続した溶接を得ることができる。但し、このレーザビームＬ１の特性から、図２（ｈ）の図２（ｆ）におけるＢ−Ｂ断面図に示すように、溶け込みは深いが、溶接幅の狭い溶接となってしまう。
【００４８】
また、制御部３は、波長が短く、溶接部材に対して吸収率が高いという特性を有する他方のレーザビームＬ２を、断続的に出力するよう制御する。具体的には、図２（ａ）の出力波形に示すように、一定の周期にて、一定の出力値のレーザビームを出力する。すなわち、出力が零と、所定の値とを繰り返し、連続発振レーザでパルス化された波形のレーザビームを出力する。ここで、パルス化されたレーザビームＬ２のパルス部分の幅は、連続発振レーザによるものであるため、１０ｍｓ〜数百ｍｓと、パルスレーザの数百ｎｓと比べると非常に長く設定されている。このため、このようなレーザビームＬ２のみを溶接部材Ｗ１，Ｗ２に照射すると、図２（ｂ）に示すように、溶接部材Ｗ１，Ｗ２を上方から見た場合に、所定の間隔にて溶接線上に所定の長さに形成された溶接箇所が点在するという、いわゆるステッチ溶接となる。また、図２（ｃ）は図２（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図を、図２（ｄ）は図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図を示すが、そのレーザビームＬ２の特性から、断続的に溶け込みは浅いが、その溶け込み断面積が広い溶接となってしまう。従って、このようなステッチ溶接を行うと、溶接後の部材のシール性に問題がある。
【００４９】
そして、上述した２つのレーザビームＬ１，Ｌ２が複合されて、溶接部材に照射されたときの様子を、図３に示す。まず、図３（ａ）に複合した後のレーザビームＬの出力の時間変化を示すが、この図に示すように、ほぼ２つのレーザビームＬ１，Ｌ２の出力を足した出力波形となり、常に一定の出力値加えて、さらに、断続的にパルス化されたレーザビームが加算された出力値となる。従って、複合レーザビームＬの出力値は、大小の値の出力を繰り返すパルス波形となる。
【００５０】
このようにして、複合レーザビームＬが照射された溶接部材Ｗ１，Ｗ２の溶け込み状態を、図３（ｂ）〜（ｅ）に示す。図３（ｂ）は、溶接部材を上方から見た図である。また、図３（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、それぞれ図３（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図を示している。この図に示すように、まず上方から見た場合には、一様にビードが形成されているのがわかる。そして、特に、レーザビームＬの出力が高くなったとき、すなわち、パルス化されて出力された場合には、溶接部材に対して吸収率が高いレーザビームＬ２の成分が照射されているため、ビードの幅が広くなる。また、同時に、パルス化されたレーザビームが照射されて全体的な出力値が上がった場合には、入熱量自体が多くなり、コヒーレント性の高いレーザビームＬ１も照射されていることから、その溶け込みも深くなる（図３（ｄ）参照）。従って、図３（ｃ）に示すように、パルス出力される間隔にてその溶け込みが深くなる。また、パルス化されたレーザビームＬ２が照射されていない場合には、コヒーレント性の高いレーザビームが照射されているものの、全体的な入熱量が少ないため、その溶け込み深さもそれほど深く形成されず、また、溶け込み幅も狭いものとなるが（図３（ｅ）参照）、ビードは常に形成された状態となる。
【００５１】
このようにすることにより、常にビードを形成でき、溶接後の製品のシール性を維持できると共に、所定の間隔にて溶け込みの深い溶接を実現できるので、その強度も維持できる。その一方で、溶接部材Ｗ１，Ｗ２に対する複合レーザビームＬによる入熱量は常に高いわけではなく、他方のレーザビームＬ２の断続的な出力により、小さく抑えることができる。従って、溶接部材の溶接箇所が、例えばフランジ部などの端部であって、熱容量の小さい箇所であっても、入熱量の抑制により溶接部材の変形や割れの発生などを、有効に抑制することができる。
【００５２】
また、本発明では、レーザビームとして連続発振レーザを用いているため、パルス化されたレーザビームＬ２のパルス部分の幅は、１０ｍｓ〜数百ｍｓと、パルスレーザの数百ｎｓと比べると、非常に長く設定されている。従って、パルスレーザを用いることによって生じる不都合、すなわち、全体的な入熱量の増加による溶接部材の変形・割れの発生や、溶接速度が遅延するなどの問題点を、解消することができる。
【００５３】
そして、上述した例では、パルス化したレーザビームＬ２を一定の周期にて出力する場合を示し（図２，３参照）、このようにすることで、等間隔に深い溶接を実現して信頼性の高い高品質な溶接を実現できる。但し、必ずしもパルス化したレーザの出力は一定間隔であることに限定されない。このパルス化したレーザビームの出力間隔を時間毎に変化させて、出力するよう制御してもよい。例えば、あらかじめ溶接部材の形状などがわかっていて、高強度な溶接が必要な箇所と必要でない箇所が分かれている場合には、強度が必要な箇所ではパルスの出力間隔を短くし（周期を短く）、必要でない箇所ではパルスの出力間隔を長くする（周期を長く）など、あらかじめ設定しておくとよい。これにより、溶接対象に柔軟に適用することができ、汎用性が向上する。
【００５４】
（変形例）
また、パルス化したレーザビームの出力時間あるいは出力値を、全てのパルス出力時において均一にする必要はない。その例を図４乃至図５に示す。図４はパルス化したレーザビームの出力時間を、図５は出力値を、出力毎に変化させた場合の一例である。
【００５５】
まず、図４を参照して説明する。上述したように制御部３は、一定の出力値を有するレーザビームＬ１（図４（ｂ）参照）と、パルス化したレーザビームＬ２とを出力制御するが、パルス化したレーザビームＬ２の方は、図４（ａ）に示すように、断続的に出力する毎、すなわち、パルス毎に、その出力時間であるパルス幅Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を変化させて出力制御する。このとき、そのように出力するようあらかじめ制御指令データが制御部３には記憶されている。すなわち、溶接装置の操作者が、あらかじめ溶接部材に合わせて、制御指令データを入力しておく。
【００５６】
そして、２つのレーザビームを複合すると、その出力値の変化は図４（ｃ）のようになり、そのときの溶接部材の溶接状態は、図４（ｄ）となる。すると、上述したようにパルス化されたレーザビームが照射されている間は、溶接が深くなると共にビードの幅が広くなるが、この図に示すように、パルス幅の長さＰ１，Ｐ２，Ｐ３に比例して、ビード幅が広い部分の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３が長くなる。そして、例えば、シミュレーションなどによる設計の段階や経験から、広い幅のビードを長く必要とする溶接箇所に対して、パルス化レーザのパルス幅を長く出力されるよう制御部に対する指令を設定しておけば、溶接部材に対応した良好な溶接を容易に実現できる。
【００５７】
また、図５の例を説明する。かかる例では、制御部３にて、一定の出力値を有するレーザビームＬ１（図５（ｂ）参照）を出力制御すると共に、パルス化したレーザビームＬ２の方を、図５（ａ）に示すように、断続的に出力する毎に、すなわち、パルス毎に、その出力値であるパルス高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３を変化させて出力制御する。このとき、このように出力するようあらかじめ制御指令データが制御部３には記憶されている。
【００５８】
そして、２つのレーザビームを複合すると、その出力値の変化は図５（ｃ）のようになり、そのときの溶接部材の溶接状態は、図５（ｄ）〜（ｆ）となる。なお、図５（ｄ）は上面図であり、図５（ｅ）はＡ−Ａ断面図、図５（ｆ），（ｇ），（ｈ）は、それぞれＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面図である。すると、上述したようにパルス化されたレーザビームが照射された際には、溶接が深くなると共にビードの幅が広くなるが、この図に示すように、出力値の高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３に比例して、ビード幅Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は広くなる。なお、複合レーザによる全体的な出力値も上昇するため、溶け込み深さもある程度は深くなる（図５（ｅ）参照）。このようなレーザビームを用いるとしては、例えば、他の溶接箇所よりも強度が必要だが、ビード長さを長くできない場合が考えられる。かかる場合には、ビード幅を広くしたい箇所の溶接時にパルス化レーザの出力値が高く出力されるよう制御部に対する指令を設定しておけばよい。
【００５９】
なお、上述したレーザビームの出力例は一例であって、本願記載の発明は必ずしも上記のものに限定されない。あらゆる周期、出力時間、出力値のパルス化レーザビームを出力するよう設定してもよい。
【００６０】
〈第２の実施形態〉
以下、本発明の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態にて用いるレーザビームの出力状態と、溶接部材の溶接状態を示す図である。
【００６１】
まず、本実施形態において用いる溶接装置の構成は、上述した第１の実施形態とほぼ同一であって、溶接部材に照射する２つのレーザビームは共に連続発振レーザによるものであり、一方のレーザビームＬ１はコヒーレント性の高いもので、他方のレーザビームＬ２は溶接部材に対する吸収率が高いものである（図１参照）。但し、本実施形態では、断続的に出力するパルス化されたレーザビームＬ２の出力状態が異なる。以下、これを詳述する。
【００６２】
まず、制御部３は、図６（ｂ）に示すように、一方のレーザビームＬ１を上述した実施形態における場合と同様に、常に零でない一定の値に設定して出力する。一方、他方のレーザビームＬ２については、図６（ａ）に示すように、常に零でない第１の出力値Ｈ２１に設定して出力しつつ、当該第１の出力値Ｈ２１よりも大きい値である第２の出力値Ｈ２２に断続的に強く出力するよう制御する。換言すると、上記第１の出力値が出力値のベース値となり、かかる一定の値にて常に出力しつつ、断続的にパルス化したレーザビームを出力するよう制御する。すなわち、他方のレーザビームＬ２は、所定の周期にて、その出力値が、第１の出力値Ｈ２１と、第２の出力値Ｈ２２とに変化して、パルス化されて出力される。なお、出力値がパルス化されたレーザビームのパルス波形は、いかなる出力波形であってもよく、図６（ａ）に示すように、そのパルスの上部が山なりになっていてもよい。
【００６３】
そして、２つのレーザビームを複合すると、図６（ｃ）に示すようになる。ここで、パルス形状の谷部分では、上述した第１の実施形態と異なり、パルス化して出力するレーザビームＬ２も上記第１の出力値だけ出力されているため、当該レーザの成分も複合レーザに含まれていることなる。従って、各時間毎の溶接箇所の状態を図６（ｄ）に示すと、パルス形状の山部分Ｂでは、上述した第１の実施形態同様に、溶接箇所が、幅の広く深い溶け込みとなる一方で、パルス形状の谷部分Ａでも、合計の出力値が高くなるため、ある程度の溶け込み深さを得られると共に、レーザビームＬ２である溶接部材に対する吸収率の高いレーザも含まれているので、ビードの幅も多少広く形成されることとなる。
【００６４】
このようにすることにより、２つのレーザビームの特性を生かした溶接を行うことができるため、信頼性の高い溶接を実現できる。また、かかる場合にも、合計の出力値がパルス化されているため、溶接部材に対する入熱量を抑制することができ、上記問題点として指摘した溶接部材の変形や割れの発生を有効に防ぐことができる。
【００６５】
ここで、上述したパルス化したレーザビームの出力値等、特にパルス出力時（第２の出力値）の出力値、出力周期、出力時間（パルス幅）は、一定であることに限定されない。第１の実施形態にて説明したように、溶接部材の溶接箇所において、あらゆる周期、出力値、出力時間にて出力されてもよい。
【００６６】
〈第３の実施形態〉
以下、本発明の第３の実施形態について、図７乃至図８を参照して説明する。図７は、本実施形態にて用いるレーザビームの出力状態と、溶接部材の溶接状態を示す図である。図８は、本実施形態の変形例におけるレーザビームの出力状態と、溶接部材の溶接状態を示す図である。まず、図７を参照して説明する。
【００６７】
本実施形態において用いる溶接装置の構成は、上述した第１及び第２の実施形態とほぼ同一であって、溶接部材に照射する２つのレーザビームは共に連続発振レーザによるものであり、一方のレーザビームＬ１はコヒーレント性の高いもので、他方のレーザビームＬ２は溶接部材に対する吸収率が高いものである（図１参照）。そして、本実施形態では、断続的に出力するパルス化されたレーザビームＬ２の出力状態は同様であるが、これまで常に一定の出力値にて出力してきた一方のレーザビームＬ１（例えば、図２（ｂ）、図４（ｂ）に示すレーザビーム）についての出力状態が異なる。以下、これを詳述する。
【００６８】
まず、制御部３は、図７（ａ）に示すように、溶接部材に対して吸収率が高い他方のレーザビームＬ２を、断続的にパルス化して出力する。一方、コヒーレント性が高い一方のレーザビームＬ１についても、これまでは常にその出力値を変化させずに一定の出力値にて出力していたが、これを時間が経過するにつれて変化させて出力する。具体的には、図７（ｂ）に示すように、開始から時間ｔ１が経過するまでは出力値Ｈ３１で出力し、時間ｔ１が経過すると出力値をＨ３２に変更して出力する。
【００６９】
そして、２つのレーザビームを複合すると、図７（ｃ）に示すようになる。また、この複合レーザビームにて溶接したときの溶接部材の様子を図７（ｄ）〜（ｇ）に示す。すると、時間ｔ１が経過するまでであっても、複合レーザによりビードが広く深い溶け込みを実現できるが、時間ｔ１が経過した後は、コヒーレント性の高いレーザの出力値Ｈ３２が高くなるため、さらに溶け込み深さが増すこととなる（図７（ｅ）の図７（ｄ）におけるＡ−Ａ断面図参照）。すなわち、図７（ｆ）に示すＢ−Ｂ断面図及び図７（ｇ）に示すＣ−Ｃ断面図に示すように、いずれの場合も溶接幅を制御するパルス化されたレーザビームＬ２が照射されている時のものであるため、その溶接幅はほぼ同一であるが、溶け込み深さを制御するレーザビームＬ１の出力値が高くなった場合には、その溶け込みが深くなる。但し、全体的な出力値の増加により、たとえレーザビームＬ２の出力値が増えていない場合であっても、Ｃ−Ｃ断面図の場合の方が若干溶接幅が広くなる。
【００７０】
このようにすることにより、２つのレーザビームの特性を生かした溶接を行うことができるため、信頼性の高い溶接を実現できる。特に、溶接部材の厚さが変化し、例えば２枚の重ね合わせ溶接から３枚の重ね合わせ溶接に変化するような溶接部材である場合には、上記記載のように該当個所にてレーザビームＬ１の出力値を変化するよう制御すると有効である。なお、かかる場合にも、合計の出力値がパルス化されているため、溶接部材に対する入熱量を抑制することができ、上記問題点として指摘した溶接部材の変形や割れの発生を有効に防ぐことができる。
【００７１】
次に、本実施形態の変形例を、図８を参照して説明する。この例では、まず制御部３は、溶接部材に対して吸収率の高いレーザビームＬ２を、上述した第２の実施形態同様に図８（ａ）に示すように、第１の出力値と第２の出力値とを繰り返すよう断続的にパルス化して強い出力値にて出力している。一方、この断続的なタイミングとは逆のタイミングにてパルス化して、断続的に強い出力値にてコヒーレント性の高いレーザビームＬ１を出力している。具体的には、図８（ｂ）に示すように、レーザビームＬ２の出力が山の部分ではレーザビームＬ１の出力が谷になるよう、そして、レーザビームＬ２の出力が谷の部分ではレーザビームＬ１の出力が山となるよう、出力している。
【００７２】
このとき、これらを合わせた複合レーザの出力状態を図８（ｃ）に示すが、一方の出力値が低いときに、他方の出力値が高くなるため、相互に出力値を補う形となり、その合計は常に一定となる。すると、溶接部材に対する入熱量はそれほど高くはならず、溶接部材に変形や割れが生じることを有効に抑制することができる。
【００７３】
そして、かかる場合の溶接状態を説明する。まず、図８（ｃ）の符号Ａ地点では、吸収率の高いレーザビームＬ２の出力が高い箇所であると共に、コヒーレント性の高いレーザビームＬ１も低い値ながら出力されているため、適度の深さまで溶け込むと共に、ビード幅が広い溶け込みが形成される。一方で、符号Ｂ地点では、上記とは逆に、コヒーレント性の高いレーザビームＬ１の出力が高い箇所であると共に、吸収率の高いレーザビームＬ２も低い値ながら出力されているため、適度のビード幅が形成されると共に、より深い溶け込みを実現できる。そして、上記溶接が繰り返されるため、上述した他の実施形態同様に、信頼性の高い溶接を実現できる。
【００７４】
なお、図８に示すレーザビームＬ１，Ｌ２の出力状態はその一例であって、必ずしもこれに限定されない。例えば、２つのレーザビームが断続的にその出力値が高くなるタイミングが、完全に一致していなければならないわけではなく、多少ずれていてもよい。他のレーザの出力が弱いときの一部を、複合レーザの出力値をもう一方のレーザの出力にて補完できればよい。このことから、複合レーザの出力値が常に一定であることにも限定されない。
【００７５】
また、本実施形態におけるコヒーレント性の高いレーザビームＬ１の出力波形は、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、直線的な波形である場合を例示したが、必ずしもこれに限定されず、曲線的な波形であってもよい。
【００７６】
〈第４の実施形態〉
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、上述した実施形態とは逆に、２つのレーザビームのうち、例えば図２（ａ）に示した主にパルス化されて断続的に出力されるレーザビームが、コヒーレント性が高いものであって、例えば図２（ｂ）に示した主に連続して一定の出力値にて出力されているもう一方のレーザビームが、溶接部材に対して吸収率の高いレーザビームである。
【００７７】
このようにしても、断続的に２つのレーザの合計出力値が変化するため、過大な熱量が溶接部材に加えられることが抑制され、上述同様に変形や割れなどを抑制することができると共に、２つのレーザの特性を生かした深く広い溶け込みを断続的に実現でき、信頼性の高い高品質な溶接を実現できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、特性の異なる少なくとも２つのレーザを同一の溶接箇所に照射しているため、大きな溶け込み断面積、及び、溶け込み深さを同時に得ることができ、特に、このとき、他方のレーザビームを断続的に出力しているので、溶接箇所に対する入熱量が断続的に変化して低くなり、大きなエネルギーが常に一定量入熱されることが抑制され、溶接部材の変形や割れの発生を抑制することができ、一方で、一方のレーザビームを所定の値以上に出力しているため、溶接幅や溶け込み深さが大幅に減少することは抑制され、確実な溶接を実現できる、という従来にない優れた効果を有する。
【００７９】
さらに、レーザビームは連続発振レーザであるため、断続的に出力するレーザの一回当たりの出力時間は、パルスレーザの場合と比べると非常に長いものとなるため、複合照射による深い溶け込みが、パルスレーザの場合に形成されるような点ではなく、所定の長さで形成することができ、溶接速度を速く設定して行っても、所定の間隔で所定の長さの深い溶け込みを実現でき、生産性の向上を図ることができる。
【００８０】
また、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力するよう制御する、こととすると、断続的なレーザも常に一定の値以上に出力されているため、当該断続的なレーザビームの特性をも常に生かした溶接を実現できる。
【００８１】
そして、特に、２つのレーザビームとして、溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームと、コヒーレント性の高いレーザビームとを用いるとすると、まず、上記２つのレーザビームが同時に照射された場合には、当然に広く深い溶け込みを得ることができ、溶接強度の維持を図ることができると共に、前者の溶接部材に対する吸収率が高いレーザビームの出力を断続的に変化させることにより、このレーザビームの溶接特性によってビード幅は一定に形成されないものの、かかるレーザが照射されない場合であっても、後者のコヒーレント性の高いレーザビームが常に照射されていることによって、その入熱量により狭い幅のビードであるが、当該ビードは常に形成され、シール性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるレーザ溶接装置の概要を示す構成図である。
【図２】図１に開示したレーザ照射手段から出力されるレーザビームの特性を示す説明図である。図２（ａ）は、パルス化して出力するレーザビームの出力状態を示し、図２（ｂ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図２（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。図２（ｅ）は一定の出力値にて出力するレーザビームの出力変化を示し、図２（ｆ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図２（ｇ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｈ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図２に開示したレーザビームを複合したときの特性を示す説明図である。図３（ａ）は複合したレーザビームの出力状態を示し、図３（ｂ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図３（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図３（ｄ）はＢ−Ｂ断面図、図３（ｅ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図４】第１の実施形態にてレーザビームの出力波形を変形した場合において、複合レーザビームの特性を示す説明図である。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図４（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図４（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図である。
【図５】第１の実施形態にてレーザビームの出力波形を変形した場合において、複合レーザビームの特性を示す説明図である。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図５（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図５（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図５（ｅ）はＡ−Ａ断面図、図５（ｆ）はＢ−Ｂ断面図、図５（ｇ）はＣ−Ｃ断面図、図５（ｈ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態において出力するレーザビームの特性を示す説明図である。図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図６（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図６（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の溶接状態を説明する説明図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態において出力するレーザビームの特性を示す説明図である。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図７（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態を示す。図７（ｄ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図７（ｅ）はＡ−Ａ断面図、図７（ｆ）はＢ−Ｂ断面図、図７（ｇ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態において出力するレーザビームの特性を示す説明図である。図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれのレーザビームの出力状態を示し、図８（ｃ）は複合したレーザビームの出力状態、及び、そのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の溶接状態を説明する説明図である。
【図９】図９は、従来における複合溶接に用いられるレーザビームの溶接特性を説明する図である。図９（ａ）は一方のレーザビームの出力、図９（ｂ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図９（ｃ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。図９（ｅ）は他方のレーザビームの出力、図９（ｆ）はそのレーザビームを用いて溶接を行った際における溶接部材の上面図、図９（ｇ）はＡ−Ａ断面図、図９（ｈ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】従来例におけるＹＡＧレーザ及びＣＯ２レーザを用いて複合溶接を行った場合の溶接状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に開示した溶接方法にて溶接を行った場合の溶接部材の溶接状態を説明する図である。図１１（ａ）は溶接部材の上面図、図１１（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１１（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】図１２は、従来例における溶接装置の構成の概略を示すブロック図である。図１２（ａ）は、その全体を示し、図１２（ｂ）は、その一部を示す。
【図１３】図１３は、図１２にて開示した溶接装置から照射されるレーザビームによる溶接部材の溶け込み状態を示す断面図である。図１３（ａ）は、一方のレーザビームによるものを示し、図１３（ｂ）は、他方のレーザビームによるものを示す。
【図１４】図１４は、図１２にて開示した溶接装置から照射されるレーザビームの出力状態を示す図である。図１４（ａ）は、一方のレーザビームのもの、図１４（ｂ）は他方のレーザビームのもの、図１４（ｃ）は２つのレーザビームを複合したものを示す。
【図１５】図１５は、図１２にて開示した溶接装置から照射されるレーザビームを用いて溶接した際の溶接部材の溶接状態を説明する図である。図１５（ａ）は溶接部材の上面図、図１５（ｂ）は断面図である。
【図１６】図１６（ａ），（ｂ）は、従来例における溶接装置からのレーザビームにて溶接部材の端部付近を溶接した場合の例を示す図である。
【図１７】図１７（ａ）は、図１６（ｂ）の溶接部材を溶接する前の状態を示す図であり、図１７（ｂ）は、溶接後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ レーザ照射手段
２ レーザ照射手段
３ 制御部
４ 全反射ミラー
５ ダイクロイックミラー
６ 集光レンズ
Ｌ レーザビーム（複合レーザビーム）
Ｌ１，Ｌ２ レーザビーム
Ｗ１ 溶接部材
Ｗ２ 溶接部材
Claims (13)
- 溶接部材の溶接箇所に特性の異なる少なくとも２つのレーザビームを照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段の動作を制御して前記レーザビームの出力を制御する制御部とを備えたレーザ溶接装置であって、
前記２つのレーザビームは、連続発振レーザによるものであると共に、
前記制御部が、前記２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力するよう制御することを特徴とするレーザ溶接装置。 - 溶接部材の溶接箇所に特性の異なる少なくとも２つのレーザビームを照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段の動作を制御して前記レーザビームの出力を制御する制御部とを備えたレーザ溶接装置であって、
前記２つのレーザビームは、連続発振レーザによるものであると共に、
前記制御部が、前記２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力するよう制御すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力するよう制御することを特徴とするレーザ溶接装置。 - 前記２つのレーザビームのうち、一方はコヒーレント性が高いレーザビームであり、他方は前記溶接部材に対して吸収率の高いレーザビームであって、
前記制御部が、前記他方のレーザビームを断続的に出力するよう制御することを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ溶接装置。 - 前記２つのレーザビームのうち、一方は前記溶接部材に対して吸収率の高いレーザビームであり、他方はコヒーレント性が高いレーザビームであって、
前記制御部が、前記他方のレーザビームを断続的に出力するよう制御することを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ溶接装置。 - 前記制御部が、前記他方のレーザビームをあらかじめ定められた一定間隔にて断続的に出力制御することを特徴とする請求項３又は４記載のレーザ溶接装置。
- 前記制御部が、前記他方のレーザビームをあらかじめ定められた異なる間隔にて断続的に出力制御することを特徴とする請求項３又は４記載のレーザ溶接装置。
- 前記制御部が、前記他方のレーザビームの出力値を、断続的に出力する毎にあらかじめ定められた値に変化させて出力制御することを特徴とする請求項３，４，５又は６記載のレーザ溶接装置。
- 前記制御部が、前記他方のレーザビームの出力時間を、断続的に出力する毎にあらかじめ定められた値に変化させて出力制御することを特徴とする請求項３，４，５，６又は７記載のレーザ溶接装置。
- 前記制御部が、前記一方のレーザビームの出力値を変化させて出力制御することを特徴とする請求項３，４，５，６，７又は８記載のレーザ溶接装置。
- 前記制御部が、前記他方のレーザビームを断続的に出力制御するタイミングとは逆のタイミングにて、前記一方のレーザビームを常に出力している値よりも大きい値に断続的に強く出力するよう制御することを特徴とする請求項３，４，５，６，７，８又は９記載のレーザ溶接装置。
- 前記制御部が、前記２つのレーザビームの出力値の合計が常に一定となるよう出力制御することを特徴とする請求項１０記載のレーザ溶接装置。
- 溶接部材の溶接箇所に特性の異なる連続発振レーザによる少なくとも２つのレーザビームを照射して、前記溶接部材を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力すると共に、他方のレーザビームを断続的に出力することで、前記２つのレーザビームの出力比を時間の経過と共に変化させて照射する、ことを特徴とするレーザ溶接方法。 - 溶接部材の溶接箇所に特性の異なる連続発振レーザによる少なくとも２つのレーザビームを照射して、前記溶接部材を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記２つのレーザビームのうち、一方のレーザビームを常に零でない所定の値以上に設定して出力すると共に、他方のレーザビームを常に零でない第１の出力値以上に設定して出力しつつ当該第１の出力値よりも大きい値である第２の出力値に断続的に強く出力することで、前記２つのレーザビームの出力比を時間の経過と共に変化させて照射する、ことを特徴とするレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003050310A JP2004255435A (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | レーザ溶接装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003050310A JP2004255435A (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | レーザ溶接装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004255435A true JP2004255435A (ja) | 2004-09-16 |
Family
ID=33115756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003050310A Pending JP2004255435A (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | レーザ溶接装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004255435A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006297464A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Miyachi Technos Corp | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| JP2008515639A (ja) * | 2004-10-06 | 2008-05-15 | ヘンツェ−リソチェンコ パテントフェルヴァルトゥングス ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー | レーザ装置 |
| WO2017047050A1 (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 金属部材の溶接構造および溶接方法 |
| JP2018505059A (ja) * | 2015-02-09 | 2018-02-22 | エスピーアイ レーザーズ ユーケー リミテッド | 重ねレーザ溶接のための装置および方法 |
| JP2018196904A (ja) * | 2017-05-22 | 2018-12-13 | エヌライト，インコーポレーテッド | レーザ加工のための微細スケールでの時間的制御 |
| CN109996642A (zh) * | 2017-10-30 | 2019-07-09 | 松下知识产权经营株式会社 | 金属构件的焊接结构以及焊接方法 |
-
2003
- 2003-02-27 JP JP2003050310A patent/JP2004255435A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515639A (ja) * | 2004-10-06 | 2008-05-15 | ヘンツェ−リソチェンコ パテントフェルヴァルトゥングス ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー | レーザ装置 |
| JP2006297464A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Miyachi Technos Corp | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| JP6993879B2 (ja) | 2015-02-09 | 2022-01-14 | トルンプ レーザー ユーケー リミティド | 重ねレーザ溶接のための装置および方法 |
| JP2018505059A (ja) * | 2015-02-09 | 2018-02-22 | エスピーアイ レーザーズ ユーケー リミテッド | 重ねレーザ溶接のための装置および方法 |
| US20180245616A1 (en) * | 2015-09-15 | 2018-08-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Weld structure of metal member and welding process |
| JPWO2017047050A1 (ja) * | 2015-09-15 | 2018-06-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 金属部材の溶接構造および溶接方法 |
| CN107949454A (zh) * | 2015-09-15 | 2018-04-20 | 松下知识产权经营株式会社 | 金属构件的焊接构造以及焊接方法 |
| JP2020089919A (ja) * | 2015-09-15 | 2020-06-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 金属部材の溶接構造および溶接方法 |
| WO2017047050A1 (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 金属部材の溶接構造および溶接方法 |
| US11428251B2 (en) | 2015-09-15 | 2022-08-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Weld structure of metal member and welding process |
| JP2018196904A (ja) * | 2017-05-22 | 2018-12-13 | エヌライト，インコーポレーテッド | レーザ加工のための微細スケールでの時間的制御 |
| JP7268961B2 (ja) | 2017-05-22 | 2023-05-08 | エヌライト，インコーポレーテッド | レーザ加工のための微細スケールでの時間的制御 |
| CN109996642A (zh) * | 2017-10-30 | 2019-07-09 | 松下知识产权经营株式会社 | 金属构件的焊接结构以及焊接方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3762676B2 (ja) | ワークの溶接方法 | |
| JP6058803B2 (ja) | 表面トポロジーのエネルギー移送補償を有する超合金のレーザークラッディング | |
| JP5105944B2 (ja) | レーザ装置 | |
| CN109562491B (zh) | 铝合金激光焊接系统以及激光焊接铝合金的方法 | |
| JP4580065B2 (ja) | レーザ溶接方法及び装置 | |
| US20060255019A1 (en) | Apparatus and methods for conducting laser stir welding | |
| JP3753657B2 (ja) | ツインスポットパルスレーザ溶接方法および装置 | |
| JP2018144104A (ja) | 金属成形体の粗面化方法 | |
| JP2007253179A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JP2009269036A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JP2022522482A (ja) | アルミニウム材料で作製された２つのブランクをレーザ接合するための方法 | |
| WO2018043637A1 (ja) | 金属成形体の粗面化方法 | |
| JP2019123008A (ja) | 接合体の製造方法 | |
| JP2002316282A (ja) | レーザ加工方法及び装置 | |
| US7479616B2 (en) | Compound laser beam welding | |
| JP2004255435A (ja) | レーザ溶接装置及び方法 | |
| JP4335819B2 (ja) | 金属の処理方法 | |
| JP2022025953A (ja) | レーザ・アークハイブリッド溶接装置 | |
| JP2008246502A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JP7305502B2 (ja) | レーザ・アークハイブリッド溶接装置 | |
| KR20150073805A (ko) | 레이저 용접방법 | |
| JP6261406B2 (ja) | 溶接装置および溶接方法 | |
| JP2003251481A (ja) | パルスレーザ溶接方法及びパルスレーザ溶接装置 | |
| KR100507499B1 (ko) | 브레이징 접합용 레이저 헤드장치 | |
| KR20210093997A (ko) | 초단파 펄스 레이저 빔에 의해 2개의 피공작물을 맞대기 이음 용접하기 위한 방법 및 관련 광학 요소 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041006 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20041006 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20041006 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060215 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080828 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081104 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090331 |