JP2011121104A - レーザ加工ヘッド、及びそれを備えるレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２箇所で同時に溶接することができるレーザ加工ヘッドを提供する。
【解決手段】 レーザ加工ヘッド１は、レーザ光を用いて溶接するレーザ加工ロボット２の先端側アーム２ａの先端に設けられるものである。レーザ加工ヘッド１は、集光手段７とスプリッター９とを有する。レーザ加工ヘッド１では、そこに入射されたレーザ光２０を集光手段により集光し、この集光されるレーザ光２０をスプリッター９により第１方向に進行する第１レーザ光２１と、第２方向に進行する第２レーザ光２５に分けるようになっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザ光を用いて溶接する際に用いられるレーザ加工ヘッド、及びそれを備えるレーザ加工装置に関する。

自動車や鉄道車両等の車両のボディに補強部材を重ねて溶接する際、例えばレーザ加工装置が用いられる。このレーザ加工装置は、例えば６軸ロボットであり、その先端アームにエンドエフェクトであるレーザ加工ヘッドを備えている。レーザ加工装置は、６軸ロボットによりレーザ加工ヘッドを動かしてボディと補強部材とに押し付けた箇所にレーザ光を照射してボディと補強部材とを溶接するようになっている。このようにボディと補強部材とを押し付けて溶接するレーザ加工ヘッドとしては、例えば特許文献１のようなレーザ溶接用押圧ヘッドがある。

特許文献１に記載のレーザ溶接用押圧ヘッドは、２つの鋼板の施工部の近傍をローラにより押圧して、レーザ照射装置により施工部にレーザ光を照射するようになっている。ローラは、鋼板上を転動できるようになっており、ボディと補強部材とローラを転動させながらレーザ光を連続照射することで施工部を連続的に溶接することができるようになっている。

特開２００２−１９２３７５号公報

断面凸状で両側にフランジを有するハット型補強部材を溶接する場合、両方のフランジを溶接しなければならない。それ故、特許文献１に記載されるレーザ溶接用押圧ヘッドを用いてハット型補強部材を溶接する場合、２つのフランジを片方ずつ溶接していく。しかし、一方のフランジを溶接すると、そのフランジにて溶接収縮が生じ、他方のフランジが溶接すべき鋼板から浮き上がってしまう。それ故、他方のフランジと鋼板との間に大きなギャップが生じて、フランジと鋼板との間が剛固に開口してしまう。

このようなギャップは、ハット型補強部材の溶接長が長くなれば長くなるほど顕著に現れ、他方のフランジの溶着不良等の欠陥を生じされる原因である。それ故、他方のフランジを溶着する前にギャップを無くすべく矯正機構によりハット型補強部材を矯正しておかなければならない。しかし、一方のフランジの溶接収縮により剛固に開口しているので、矯正するためにハット型補強部材に大きな力をかける必要があり、矯正機構自体が大掛かりな装置となってしまう。

このように、ハット型補強部材の両方のフランジを片方ずつ溶接すると、他方のフランジでギャップが生じるので、両方のフランジを同時に溶接する必要がある。特許文献１に記載されるレーザ溶接用押圧ヘッドでは、片方ずつしかフランジを溶接することができないため、２つのレーザ溶接用押圧ヘッドを用いて両方のフランジを同時に溶接することが考えられる。しかし、２つのフランジの間隔は、おおよそ７０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度であり、レーザ溶接用押圧ヘッドは、その何倍ものサイズとなっている。それ故、２つのレーザ溶接用押圧ヘッドを用いて両側のフランジを同時に溶接することは、実質的に不可能である。

そこで本発明は、２箇所で同時に溶接することができるレーザ加工ヘッド、及びレーザ加工装置を提供することを目的としている。

本発明のレーザ加工ヘッドは、レーザ光を用いて溶接するレーザ加工装置に備わり、入射されたレーザ光を集光する集光手段と、前記集光手段により集光されるレーザ光を互いに異なる方向に進行する第１レーザ光と第２レーザ光とに分ける分光手段とを備えるものである。

本発明に従えば、集光手段によって集光されるレーザ光が分光手段により第１レーザ光と第２レーザ光とに分けられる。分けられた第１レーザ光及び第２レーザ光の各々は、集光手段により別々の箇所を集光される。このように第１レーザ光及び第２レーザ光を別々の箇所に集光することで、２箇所を同時に溶接することができる。

上記発明において、前記分光手段により分けられた前記第１レーザ光を案内して第１照射位置にて集光させて照射させる第１案内手段と、前記分光手段により分けられた前記第２レーザ光を案内して、前記第１照射位置と異なる第２照射位置にて集光させて照射させる第２案内手段とを備えることが好ましい。

上記構成に従えば、第１レーザ光は、第１案内手段によって第１照射位置に案内されて集光され、また第２レーザ光は、第２案内手段により第２照射位置に案内されて集光される。それ故、第１レーザ光及び第２レーザ光により第１照射位置及び第２照射位置にて同時に溶接することができる。

上記発明において、前記第１案内手段に入射する前記第１レーザ光の入射位置を変更する入射位置変更手段を更に備え、前記第１案内手段は、前記第１レーザ光の入射位置に応じて第１照射位置を変更できるようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、第１照射位置を変更することができるので、第１照射位置と第２照射位置の間隔を変更することができる。これにより、溶接する間隔を変えることができ、溶接する間隔が異なる様々な製品に対して利用することができる。

上記発明において、前記第１照射位置の近傍の第１押圧位置を押圧する第１押圧機構と、前記第２照射位置の近傍の第２押圧位置を押圧する第２押圧機構とを更に備えることが好ましい。

上記構成に従えば、第１押圧位置及び第２押圧位置を押しながら第１照射位置及び第２照射位置を溶接することができる。これにより、例えば第１照射位置及び第２照射位置の両方の位置において、第１押圧機構及び第２押圧機構により複数の部材を押圧しながら同時に溶接することができ、重ねて配置される複数の部材が溶接時に熱変形にして離れてしまうことを防ぐことができる。

上記発明において、前記入射位置変更手段は、前記第１レーザ光の入射位置を変更すると共に前記分光手段から前記第２案内手段に入射する前記第２レーザ光の入射位置を変更するようになっており、前記第２案内手段は、前記第２レーザ光の入射位置に応じて第２照射位置を変更するようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、第１レーザ光の入射位置の変更に連動して第２レーザ光の入射位置を変更し、２レーザ光の入射位置の変更に伴って第２照射位置が変更される。これにより、第２照射位置も変更することができる。

上記発明において、前記分光手段は、ハーフミラーであって、前記第１照射位置及び第２照射位置が略同一平面上を動くように前記入射位置変更手段の動きに合わせて前記集光手段を移動させる焦点調整機構を更に備えることが好ましい。

上記構成に従えば、ハーフミラーにより第１レーザ光と第２レーザ光の強度が略均一にされる。また、第１照射位置及び第２照射位置を変えても、第１照射位置及び第２照射位置が同一平面上にある。それ故、この平面に被溶接部材を配置することで、第１照射位置及び第２照射位置にて溶け込み量等に大きなバラツキが生じることを防ぐことができ、略同じ溶け込み量で溶接することができる。

本発明のレーザ加工装置は、上記何れかのレーザ加工ヘッドを備えるものである。上記構成に従えば、上述するような作用効果を奏するレーザ加工装置を提供することができる。

本発明によれば、第１照射位置及び第２照射位置の２箇所で同時に溶接することができる。

本発明の実施形態のレーザ加工ヘッドを備えるレーザ加工ロボットの一部を拡大して示す拡大断面図である。 図１に示すレーザ加工ヘッドが備える第１鏡台を切断して示す断面図であり、（ａ）が第１鏡台の一実施形態であり、（ｂ）が第１鏡台の他の実施形態である。 図２に示すレーザ加工ヘッドにおいて、レーザ光の照射間隔を変えたものを示す図であり、（ａ）は、レーザ光の照射間隔を最も広げた場合を示し、（ｂ）は、レーザ光の照射間隔を（ａ）の場合よりも狭めた場合を示し、（ｃ）は、レーザ光の照射間隔を最も狭めた場合を示している。

以下では、本発明の一実施形態であるレーザ加工ヘッド１を備えるレーザ加工ロボット２について、図１乃至３を参照しつつ説明する。以下の説明において、上下方向及び左右方向等の方向の概念は、被溶接部材を下方に配置した場合における概念を一例として示したものであり、本件発明の各構成が以下に示す方向の概念で配置及び形成されていることに限定するものではない。また、本発明は、以下で説明する実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［レーザ加工ロボット］
レーザ加工装置であるレーザ加工ロボット２は、自動車や鉄道車両のボディ及び補強部材等、２つの被溶接部材（例えば、鋼板）を溶接するためのロボットであり、互いに重ねられた２つの被溶接部材にレーザ光を照射して溶接するようになっている。レーザ加工ロボット２としては、垂直多軸ロボット、水平多軸ロボット等の多関節ロボットがある。本実施形態では、レーザ加工ロボット２は、６軸ロボットを採用しており、図１に示すようにその先端側アーム２ａの先端にエンドエフェクトであるレーザ加工ヘッド１を備えている。

［レーザ加工ヘッドの本体部分の構成］
レーザ加工ヘッド１は、図１及び図２に示すように、第１筐体３及び第２筐体４の２つの筐体を有している。第１筐体３は、大略的に中空円筒状になっており、その側壁には、第１冷却路３ａが形成されている。第１冷却路３ａは、循環装置５が接続されている。循環装置５は、冷媒を流して循環させる機能を有し、第１冷却路３ａに冷媒を流して循環させるようになっている。

このように冷媒を循環可能な第１筐体３は、レーザ発振装置６と機械的に接続されている。レーザ発振装置６は、光ファイバー６ａを有するファイバーレーザ装置である。光ファイバー６ａは、第１筐体３の軸線Ｌ１に沿うように第１筐体３の上端部に挿入されている。レーザ発振装置６は、レーザ光２０を発振する機能を有しており、レーザ光を第１筐体３内に出射するようになっている。レーザ光が出射される第１筐体３内には、上端側に集光手段７が取り付けられ、下端側に全反射鏡８が取り付けられている。更に、第１筐体３内の集光手段７と全反射鏡８との間には、スプリッター９が取り付けられている。

集光手段７は、コリメータレンズ１０及び集光光学系１１により構成されている。コリメータレンズ１０及び集光光学系１１は、第１筐体３内の上端側に上下に離して並設されている。このように並設されるコリメータレンズ１０及び集光光学系１１の光軸は、第１筐体３の軸線Ｌ１と略一致している。コリメータレンズ１０は、集光光学系１１よりも上方（即ち、光ファイバー６ａ側）に配置されており、レーザ発振装置６からのレーザ光を平行光にして集光光学系１１に導く機能を有している。集光光学系１１は、１つ以上のレンズからなる光学系であり、コリメータレンズ１０から導かれる平行光を焦点距離ｆにて集光する機能を有する。なお、焦点距離ｆを調整するためにコリメータレンズ１０と集光光学系１１との上下方向の間隔は、図示しない焦点距離調整機構にて調整できるようになっている。

全反射鏡８は、第１筐体３の底部に取り付けられている。全反射鏡８は、平板になっており、第１筐体３の軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して反時計回りに角度θ（本実施形態では、右斜め上方に約４５度）傾けて配置されている。全反射鏡８の上側の面は、入射した光を全反射する全反射面８ａを成している。この全反射面８ａは、第１筐体３の軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して反時計回りに約４５度傾いている。なお、全反射鏡８の角度は、図示しない角度調整機構にて調整できるようになっている。

分光手段であるスプリッター９は、第１筐体３内において、集光手段７と全反射鏡８との間、即ち第１筐体３内の中間部に取り付けられている。スプリッター９は、平板になっており、第１筐体３の軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して時計回りにθ（本実施形態では、左斜め上方に約４５度）傾けて配置されている。スプリッター９の上側の面は、入射した光の一部を反射し、残りの光を透過する部分反射面９ａを成している。本実施形態において、スプリッター９は、反射光及び透過光の強さが略同じになるハーフミラーが用いられている。このような機能を有する部分反射面９ａは、第１筐体３の軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して反時計回りに約４５度傾いている。なお、スプリッター９の角度は、図示しない角度調整機構にて調整できるようになっている。

このように構成される全反射鏡８及びスプリッター９では、全反射面８ａで反射された光が部分反射面９ａで反射された光と反対側に進むようになっている。本実施形態では、全反射面８ａで反射された光は、軸線Ｌ１に直交する第１方向（図２の左方向）に反射され、部分反射面９ａで反射された光は、第１方向と反対方向の第２方向（図２の左方向）に反射される。なお、第１方向及び第２方向は、本実施形態において、レーザ加工ヘッド１の幅方向に相当する方向である。このように光を反射する全反射鏡８及びスプリッター９が取り付けられる第１筐体３の外周部には、第１出射孔３ｂ及び第２出射孔３ｃが形成されている。

第１出射孔３ｂは、第１筐体３の下端部付近に形成されており、第１出射孔３ｂを介して図２の左側から全反射鏡８の全反射面８ａが臨めるようになっている。また、第２出射孔３ｃは、第１筐体３の中間部に形成されており、第２出射孔３ｃを介して図２の右側から部分反射面９ａが臨めるようになっている。このように構成される第１筐体３は、シールを達成した状態で第２筐体４に挿入されている。

第２筐体４は、大略的に中空円柱状になっている。第２筐体４には、その上端部から第１筐体３が挿入されている。第２筐体４の軸線は、第１筐体３の軸線Ｌ１と略一致している。第２筐体４の側壁には、第２冷却路４ａが形成されている。第２冷却路４ａは、循環装置５が接続されている。循環装置５は、第２冷却路４ａ内に冷媒を流して循環させるようになっている。このような第２冷却路４ａを有する第２筐体４内には、第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３が設けられている。

第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３は、共に第１筐体３に沿って上下方向に延びる部材であり、軸線Ｌ１を挟んで互いに幅方向に離れた位置にある。第１リニアガイド１２は、第２筐体４の底面側に取り付けられ、第２リニアガイド１３は、第２筐体４の天井側に取り付けられている。なお、第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３の配置位置は、上述のような位置に限定されない。例えば、第１リニアガイド１２が第２筐体４の天井側に取り付けられ、第２リニアガイド１３が第２筐体４の底面側に取り付けられてもよい。また、第１リニアガイド１２、及び第２リニアガイド１３が共に第２筐体４の中央付近、底面側、又は天井側に設けられていてもよい。第１リニアガイド１２には、第１スライド部材１４が係合し、第２リニアガイド１３には、第２スライド部材１５が係合している。第１スライド部材１４は、第１リニアガイド１２上を上下方向にスライドし、また第２スライド部材１５は、第２リニアガイド１３上を上下方向にスライドするようになっている。

このようにスライドする第１スライド部材１４及び第２スライド部材１５は、第１筐体３の外周部の上端部及び下端部に夫々固定されている。なお、第１スライド部材１４及び第２スライド部材１５は、第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３上をスライドできるようになっていれば、それらの配置位置は、第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３の配置位置と同様に前述の配置位置に限定されない。２つのスライド部材１４，１５が固定される第１筐体３は、上下方向に抜き差しできるように第２筐体４に挿通されており、第１スライド部材１４及び第２スライド部材１５により上下方向に昇降できるようになっている。第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３の各々の上端及び下端には、スライド部材１５が外れないようにストッパーが夫々形成されており、第１筐体３の昇降可能範囲は、第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３の長さに依存している。このように第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３が配置される第２筐体４内には、更に第１鏡台１６及び第２鏡台１７が取り付けられている。

第１案内手段である第１鏡台１６は、板状の部材である。第１鏡台１６は、第１筐体３側から第２筐体４の半径方向外方に向かって斜め下方に延びており、全反射鏡８に略平行に配置されている。即ち、第１鏡台１６は、軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して反時計回りに角度θ（本実施形態では、右斜め上方に約４５度）傾けて配置されている。このように配置される第１鏡台１６の最下端は、第１筐体３を最も低い下限位置までスライドさせたときの第１出射孔３ｂよりも低い位置にあり、第１鏡台１６の最上端は、第１筐体３を最も高い上限位置までスライドさせたときの第１出射孔３ｂよりも高い位置にある。

また、第１鏡台１６の下側の面は、光を折り返して反射する第１鏡面１６ａを成している。この第１鏡面１６ａは、第１筐体３が昇降可能範囲のどの位置にあっても、全反射鏡８の全反射面８ａと対向するようになっている。また、第１鏡台１６内には、第１鏡面１６ａの裏側に第１冷却通路１６ｂが形成されている。第１冷却通路１６ｂは、第１鏡台１６の厚み方向に見たとき、例えば、図２（ａ）に示すように蛇行するように張り巡らされている。なお、第1冷却通路１６ｂは、図２（ｂ）に示すように、入口側の通路部分と出口側の通路部分を離して形成し、これら2つの通路部分を複数の連通部分により繋ぐようにしてもよく、第1鏡面１６ａを冷却できればその形状及び寸法については限定しない。このような形状を有する第１冷却通路１６ｂには、循環装置５が接続されており、循環装置５から冷媒が供給されて循環している。このような第１鏡台１６の他に、第２筐体４内には、第２鏡台１７が設けられている。

第２案内手段である第２鏡台１７は、板状の部材である。第２鏡台１７は、第２筐体４の天井付近に設けられ、軸線Ｌ１を挟んで第１鏡台１６と幅方向に反対側の位置にあり、第１鏡台１６と同じ距離だけ軸線Ｌ１から離れている。第２鏡台１７は、第１筐体３側から第２筐体４の半径方向外方に向かって斜め下方に延びており、スプリッター９に略平行に配置されている。即ち、第２鏡台１７は、軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して時計回りに角度θ（本実施形態では、左斜め上方に約４５度）傾けて配置されている。このように配置される第２鏡台１７の最下端は、第１筐体３を最も低い下限位置までスライドさせたときの第２出射孔３ｃよりも低い位置にあり、第２鏡台１７の最上端は、第１筐体３を最も高い上限位置までスライドさせたときの第２出射孔３ｃよりも高い位置にある。

また、第２鏡台１７の下側の面は、光を折り返して反射する第２鏡面１７ａを成している。この第２鏡面１７ａは、第１筐体３が昇降可能範囲のどの位置にあっても、スプリッター９の部分反射面９ａと対向するようになっている。また、第２鏡台１７内には、第２鏡面１７ａの裏側に第２冷却通路１７ｂが形成されている。第２冷却通路１７ｂは、第２鏡台１７の厚み方向に見たとき、第１冷却通路１６ｂと同様に蛇行するように張り巡らされている。このような形状を有する第２冷却通路１７ｂには、循環装置５が接続されており、循環装置５から冷媒が供給されて循環している。

このように第１鏡台１６及び第２鏡台１７が取り付けられる第２筐体４の底部４ｂには、第１照射孔４ｃ及び第２照射孔４ｄが形成されている。第１照射孔４ｃは、第２筐体４の底部４ｂを上下方向に貫通している。第１照射孔４ｃの外形寸法は、上方から見た平面視で第１鏡台１６の外形寸法に略一致しており、第２筐体４の下からその中を見上げると第１照射孔４ｃの外形と第１鏡台１６の外形が略重なるようになっている。第２筐体４の底面には、第１照射孔４ｃを塞ぐように第１保護ガラス１８がシールを達成した状態で取り付けられている。第１保護ガラス１８は、光を透過でき、また着脱可能になっている。

第２照射孔４ｄは、第２筐体４の底部４ｂを上下方向に貫通している。第２照射孔４ｄの外形寸法は、上方から見た平面視で第２鏡台１７の外形寸法に略一致しており、第２筐体４の下からその中を見上げると第２照射孔４ｄの外形と第２鏡台１７の外形が略重なるようになっている。第２筐体４の底面には、第１照射孔４ｃを塞ぐようにシールを達成した状態で取り付けられている。第２保護ガラス１９は、光を透過でき、また着脱可能になっている。

このような構成を有するレーザ加工ヘッド１では、レーザ発振装置６から光ファイバー６ａを介して導かれたレーザ光２０が軸線Ｌ１に沿って入射される。入射されたレーザ光２０は、コリメータレンズ１０及び集光光学系１１を通ってスプリッター９に入射する。スプリッター９では、レーザ光２０の一部がそのまま透過し、残りの一部が反射される。

透過した一部のレーザ光である第１レーザ光２１は、スプリッター９の下側に配置された全反射鏡８に達する。全反射鏡８では、全反射面８ａにより第１レーザ光２１が全て第１方向（図２において左方向）に反射される。第１方向に反射された第１レーザ光２１は、第１出射孔３ｂから出て第１鏡台１６の第１鏡面１６ａに達し、この第１鏡面１６ａにより下方に反射される。下方に反射された第１レーザ光２１は、第１保護ガラス１８を通過し、第１保護ガラス１８から下方に距離ｘ離れた第１照射位置２２にて集光する。第１照射位置２２に２つの被溶接部材２３，２４を重ねて配置することで、２つの被溶接部材２３，２４が第１照射位置２２にある施工部にて第１レーザ光２１により溶接される。

また、スプリッター９で反射された残りのレーザ光である第２レーザ光２５は、第２方向（図２において右方向）に反射される。第２方向に反射された第２レーザ光２５は、第２出射孔３ｃから出て第２鏡台１７の第２鏡面１７ａに達し、この第２鏡面１７ａにより下方に反射される。下方に反射された第２レーザ光２５は、第２保護ガラス１９を通過する。第２鏡台１７は、軸線Ｌ１から第１鏡台と同じ距離だけ離れている。それ故、第２レーザ光２５は、第２保護ガラス１９から下方に距離ｘ離れた第２照射位置２６にて集光する。第２照射位置２６に２つの被溶接部材２３，２４を重ねて配置することで、２つの被溶接部材２３，２４が第２照射位置２６にある施工部にて第２レーザ光２５により溶接される。

このようにレーザ加工ヘッド１は、レーザ光２０を第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５に分割して第１照射位置２２及び第２照射位置２６にて集光して照射し、２箇所の施工部で同時に被溶接部材２３，２４を溶接できる。このように第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５が夫々照射される第１照射位置２２及び第２照射位置２６は、第１保護ガラス１８及び第２保護ガラス１９から下方に距離ｘ離れ、且つ軸線Ｌ１に直交する溶接平面Ｈ１上に位置している。このように第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５が集光される溶接平面Ｈ１に溶接すべき２つの被溶接部材２３，２４がくるようにレーザ加工ヘッド１を移動させることで、２つの被溶接部材２３，２４の２箇所の施工部を同時に溶接することができる。

レーザ加工ヘッド１により溶接する２つの被溶接部材２３，２４は、例えば図１及び図２に示すようなハット型の鋼板と平坦な鋼板である。ハット型の鋼板である被溶接部材２３は、断面凸状の短冊状の板状の補強部材であり、その幅方向中間部分が突出している。つまり、被溶接部材２３は、幅方向中間部分に長手方向に延びる凸部２３ａを有し、この凸部２３ａの幅方向両側にフランジ２３ｂを夫々有している。このように構成される被溶接部材２３の２つのフランジ２３ｂを平坦な鋼板である被溶接部材２４の上に重ねて配置し、これら重ねられたフランジ２３ｂと被溶接部材２４とが溶接平面Ｈ１に配置されるようにレーザ加工ヘッド１を移動させる。更に詳細に説明すると、フランジ２３ｂの上面が溶接平面Ｈ１に配置されるようにレーザ加工ヘッド１を移動させる。そうすることで、被溶接部材２３の２つのフランジ２３ｂが同時に被溶接部材２４に溶接される。このように２つのフランジ２３ｂを同時に溶接することで、溶接時にフランジ２３ｂが熱変形して被溶接部材２４から持ち上がることなく、被溶接部材２３のフランジ２３ｂと被溶接部材２４との間でギャップが生じることを防ぐことができる。

このように同時に溶接可能な第１照射位置２２及び第２照射位置２６は、前述の通り第１鏡台１６と第２鏡台１７とが軸線Ｌ１から同じ距離だけ離れているので、溶接平面Ｈ１上において軸線Ｌ１を挟んで幅方向に対称な位置にある。このような位置関係にある第１照射位置２２と第２照射位置２６との間隔である照射間隔ｄ１は、第１筐体３を上下方向に昇降させることで変更できるようになっている。以下では、照射間隔ｄ１が変更する仕組みについて具体的に説明する。

レーザ加工ヘッド１では、図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第１筐体３を第２筐体４に対して上昇させて全反射鏡８及びスプリッター９を上昇させると、第１鏡台１６及び第２鏡台１７に入射する第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５の入射位置が高くなっていく。そうすると、第１鏡台１６及び第２鏡台１７が逆Ｖ字状に傾いているので、前記各入射位置が軸線Ｌ１に近づいていき、第１照射位置２２及び第２照射位置２６が軸線Ｌ１に向かって近づいて照射間隔ｄ１が狭まるようになっている。

この際、第１筐体３を距離Δｄ上昇させると、第１レーザ光２１が上昇前よりも距離Δｄ高い入射位置にて第１鏡台１６の第１鏡面１６ａに入射する。入射位置が高くなった分、第１レーザ光２１の光路において全反射鏡８の全反射面８ａから第１鏡台１６の第１鏡面１６ａまでの距離がΔｄ短くなる。また、第１筐体３の上昇に伴って集光光学系１１も一緒に上昇するので、集光光学系１１から全反射鏡８までの第１レーザ光２１の光路距離は変わらない。それ故、第１筐体３が上昇して集光光学系１１が溶接平面Ｈ１から遠ざかった分だけ、全反射面８ａから第１鏡面１６ａまでの距離が短くなるので、照射間隔ｄ１を狭めても、第１照射位置２２（即ち、第１レーザ光２１の焦点）は溶接平面Ｈ１上にある。

同様に、第１筐体３を距離Δｄ上昇させると、第２レーザ光２５が上昇前よりも距離Δｄ高い入射位置にて第２鏡台１７の第２鏡面１７ａに入射する。入射位置が高くなった分、第２レーザ光２５の光路においてスプリッター９の部分反射面９ａから第２鏡台１７の第２鏡面１７ａまでの距離がΔｄ短くなる。また、第１筐体３と上昇に伴って集光光学系１１も上昇するので、集光光学系１１からスプリッター９までの第２レーザ光２５の光路距離は変わらない。それ故、第１筐体３が上昇して集光光学系１１が溶接平面Ｈ１から遠ざかった分だけ、部分反射面９ａから第２鏡面１７ａまでの距離が短くなるので、照射間隔ｄ１を狭めても、第２照射位置２２（即ち、第２レーザ光２５の焦点）は溶接平面Ｈ１上にある。

逆に、第１筐体３を第２筐体４に対して下降させて全反射鏡８及びスプリッター９を下降させると、第１鏡台１６及び第２鏡台１７に入射する第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５の入射位置が低くなっていく。そうすると、前記各入射位置が軸線Ｌ１から遠ざかっていき、第１照射位置２２及び第２照射位置２６が軸線Ｌ１にから遠ざかって照射間隔ｄ１が広くなる。この際、照射間隔ｄ１を狭めた場合と同様に、第１照射位置２２及び第２照射位置２６は、溶接平面Ｈ１上にある。

このようにレーザ加工ヘッド１では、第１筐体３を昇降させることで、第１照射位置２２と第２照射位置２６との照射間隔ｄ１を調整することができる。これにより、溶接する間隔を調整することができる。本実施形態で一例として示した被溶接部材２３のようなハット型の鋼板は、その使用態様に応じて凸部２３ａの幅が異なるものが使用される（図３（ａ）乃至（ｃ）参照）。このように凸部２３ａの幅の異なる被溶接部材２３，２３Ａ，２３Ｂが使用される場合であっても、凸部２３ａの幅に応じて照射間隔ｄ１を調整することで、レーザ加工ヘッド１は、どのような幅に対しても使用することができる。つまり、レーザ加工ヘッド１は、被溶接部材２３の凸部２３ａの幅に影響を受けることなく使用することができ、溶接する間隔が様々な製品に対して使用することができる。

また、第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５は、共にスプリッター９により同じ強度で分割されている。それ故、第１レーザ光２１と第２レーザ光２５の照射強度は、第１照射位置２２及び第２照射位置２６にて略均一になる。それ故、第１照射位置２２及び第２照射位置２６が位置する溶接平面Ｈ１に２つの被溶接部材２３，２４を重ねて配置した場合、第１照射位置２２及び第２照射位置２６における溶け込み量等に大きなバラツキが生じることがなく、略同じ溶け込み量で溶接することができる。

＜押圧機構＞
このように様々な溶接間隔の製品に使用可能なレーザ加工ヘッド１の第２筐体４の下面には、図２に示すようにローラ用リニアガイド２７が設けられている。ローラ用リニアガイド２７は、幅方向に延びる長尺の部材である。このローラ用リニアガイド２７には、第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９が摺動可能に取り付けられている。第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９は、構成が類似している。そこで、第２押圧機構２９の構成については、第１押圧機構２８の構成と異なる点についてだけ説明し、同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第１押圧機構２８は、ローラ支持体３０を有している。ローラ支持体３０は、その上端部に間隔調整用スライド部３１を有している。間隔調整用スライド部３１は、ローラ用リニアガイド２７に摺動可能に係合しており、ローラ支持体３０は、この間隔調整用スライド部３１によりローラ用リニアガイド２７に沿って幅方向に移動できるようになっている。また、ローラ支持体３０の下端部には、ローラ３２が設けられている。ローラ３２は、上方から見た平面視で前記ローラ用リニアガイド２７に平行な軸線Ｌ２回りに回動できるようにローラ支持体３０に設けられている。

このように配置される第１押圧機構２８のローラ３２は、第１照射位置２２の近傍の第１押圧位置３３にあり、その下端が溶接平面Ｈ１上に位置している。そのため、ローラ３２は、溶接平面Ｈ１にて重ねて配置された被溶接部材２３，２４の第１照射位置２２の近傍を下方に押して押し付けることができる。このように被溶接部材２３，２４を押し付けるローラ３２は、レーザ加工ヘッド１を動かすことで被溶接部材２３，２４を下方に押しながらそれらの上を転がるようになっている。これにより、レーザ加工ヘッド１は、２つの被溶接部材２３，２４の第１照射位置２２の近傍を押し付けながら連続的に溶接できるようになっている。

他方、第２押圧機構２９のローラ３２は、第２照射位置２６の近傍の第２押圧位置３４にあり、その下端が溶接平面Ｈ１上に位置している。そのため、ローラ３２は、溶接平面Ｈ１にて重ねて配置された被溶接部材２３，２４の第２照射位置２６の近傍を下方に押し付けることができる。従って、レーザ加工ヘッド１は、２つの被溶接部材２３，２４の第２照射位置２６の近傍も押し付けながら連続的に溶接することができるようになっている。

このように構成される第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９において、第１押圧位置３３及び第２押圧位置３４は、第１照射位置２２及び第２照射位置２６と同様に幅方向に離れた位置にあり、第１押圧位置３３及び第２押圧位置３４から軸線Ｌ１までの距離は、略一致している。また、第１押圧位置３３は、第１照射位置２２より軸線Ｌ１側に位置しており、第２押圧位置３４は、第２照射位置２６より軸線Ｌ１側に位置している。それ故、第１押圧位置３３と第２押圧位置３４との押圧間隔ｄ２は、第１照射位置２２と第２照射位置２６の照射間隔ｄ１より短くなっている。この押圧間隔ｄ２は、第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９をローラ用リニアガイド２７に対して摺動させることで調整できるようになっており、第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９のローラ支持体３０には、押圧間隔ｄ２と照射間隔ｄ１とを連動させる第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６が設けられている。

＜入射位置変更機構＞
焦点調整機構でもある第１入射位置変更機構３５は、第１スライド支持体３７を有している。第１スライド支持体３７は、上下方向に延びる部材であり、幅方向に移動できるように設けられている。第１スライド支持体３７の下端部は、第１押圧機構２８のローラ支持体３０の上端部に一体的に設けられており、第１スライド支持体３７の上端部には、第１昇降調整用スライド部３８が設けられている。第１昇降調整用スライド部３８は、第３リニアガイド３９に摺動可能に係合している。第３リニアガイド３９の上下端には、ストッパーが設けられており、第１昇降調整用スライド部３８が外れないようになっている。

このように構成される第３リニアガイド３９は、軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して全反射鏡８の全反射面８ａ及び第１鏡台１６の第１鏡面１６ａと反対の方向に同じ角度θだけ傾いている。本実施形態では、第３リニアガイド３９が軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して時計回りに約４５度傾けられている。また、第１昇降調整用スライド部３８は、この第３リニアガイド３９の傾きに合わせて約４５度傾けて第１スライド支持体３７に設けられている。

また、第２入射位置変更機構３６は、第２スライド支持体４０を有している。第２スライド支持体４０は、上下方向に延びる部材であり、第２筐体４を内外方向に貫通し、且つ幅方向に移動できるように設けられている。第２スライド支持体４０の下端部は、第２押圧機構２９のローラ支持体３０の上端部に一体的に設けられており、第２スライド支持体４０の上端部には、第２昇降調整用スライド部４１が設けられている。第２昇降調整用スライド部４１は、第４リニアガイド４２に摺動可能に係合している。第４リニアガイド４２の上下端には、ストッパーが設けられており、第２昇降調整用スライド部４１が外れないようになっている。

このように構成される第４リニアガイド４２は、軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対してスプリッター９の部分反射面９ａ及び第２鏡台１７の第２鏡面１７ａと反対の方向に同じ角度θだけ傾いている。本実施形態では、第３リニアガイド３９が軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対して反時計回りに約４５度傾けられている。また、第２昇降調整用スライド部４１は、この第４リニアガイド４２の傾きに合わせて約４５度傾けて第２スライド支持体４０に設けられている。

このように傾けて配置される第３リニアガイド３９及び第４リニアガイド４２は、図２に示すように正面から見てＶ字状に配置されている。第３リニアガイド３９及び第４リニアガイド４２は、軸線Ｌ１を挟んで反対側に位置しており、第３リニアガイド３９が第１鏡台１６側に位置し、第４リニアガイド４２が第２鏡台１７側に位置している。このように配置される第３リニアガイド３９及び第４リニアガイド４２の下端部は、第１筐体３の外周部に固定されている。

このように固定される第３リニアガイド３９及び第４リニアガイド４２は、第１筐体３と共に上下方向に昇降するようになっている。それ故第３リニアガイド３９が昇降すると、第１昇降調整用スライド部３８が第３リニアガイド３９上を摺動して幅方向に移動し、それに伴って第１押圧機構２８が幅方向に摺動するようになっている。また、第４リニアガイド４２が昇降すると、第２昇降調整用スライド部４１が第４リニアガイド４２上を摺動して幅方向に移動し、それに伴って第２押圧機構２９が幅方向に移動するようになっている。

このように第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６は、第１筐体３の昇降に合わせて第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９を幅方向に移動させて第１押圧機構２８の幅方向の位置及び第２押圧機構２９の幅方向の位置を調整できるようになっている。このように第１筐体３の昇降に合わせて位置を調整可能な第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６は、第１筐体３が上昇すると第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９を軸線Ｌ１に向かって移動させ、押圧間隔ｄ２を狭めるようになっている。また、第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６は、第１筐体３が下降すると、第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９を軸線Ｌ１から遠ざけるように移動させ、押圧間隔ｄ２を広げるようになっている。

第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６は、このように第１筐体３を昇降させることで押圧間隔ｄ２を変更することができるが、逆に第１入射位置変更機構３５又は第２入射位置変更機構３６を動かして押圧間隔ｄ２を変更し、第１筐体３を昇降させることができるようにもなっている。

このように押圧間隔ｄ２を変更できる第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６の軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対する傾き角（角度θ）が、全反射面８ａ及び部分反射面９ａの軸線Ｌ１に直交する仮想平面に対する傾き角（角度θ）と略一致している。これにより、第１筐体３の昇降量に対する第１押圧位置３３及び第１照射位置２２の移動量が略一致し、第１筐体３が昇降しても第１照射位置２２と第１押圧位置３３との距離が変わらないようになっている。それ故、第１押圧位置３３は、常に第１照射位置２２の近傍に位置するようになっている。同様に、第１筐体３の昇降量に対する第２押圧位置３４及び第２照射位置２６の移動量が略一致し、第１筐体３が昇降しても第２照射位置２６と第２押圧位置３４との距離が変わらない。それ故、第２押圧位置３４は、常に第２照射位置２６の近傍に位置するようになっている。つまり、第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６は、常に第１照射位置２２及び第２照射位置２６の近傍が押し付けられた状態で第１照射位置２２及び第２照射位置２６を溶接することができるように構成されている。

このように構成される第１入射位置変更機構３５及び第２入射位置変更機構３６のうち少なくとも一方、本実施形態では、第１入射位置変更機構３５は、駆動手段４３に機械的に接続されている。駆動手段４３は、例えばボールねじ機構とサーボモータによって構成され、ボールねじ機構を介して第１押圧機構２８を動かし、この第１押圧機構２８をローラ用リニアガイド２７に沿って移動させるようになっている。駆動手段４３により第１押圧機構２８を移動させると、第１入射位置変更機構３５により第１筐体３が昇降する。また、第１筐体３の昇降により第２入射位置変更機構３６が第２押圧機構２９をローラ用リニアガイド２７に沿って移動させる。このように第１押圧機構２８の動きに連動して第２押圧機構２９が動き、押圧間隔ｄ２が変更される。

このように押圧間隔ｄ２を変更する駆動手段４３は、第１押圧機構２８の動きに連動させて第１筐体３を昇降させるので、押圧間隔ｄ２と共に照射間隔ｄ１を変更するようになっている。つまり、駆動手段４３は、照射間隔ｄ１、及び押圧間隔ｄ２を連動させて変更することができるようになっている。このように照射間隔ｄ１及び押圧間隔ｄ２を変更可能な駆動手段４３は、制御装置４４に電気的に接続されている。

＜制御装置＞
制御装置４４は、予め規定されたプログラム、キーボード等の入力手段により入力された作業員からの指令、又は後述するセンサー等から得られる情報に基づいて駆動手段４３を駆動し、照射間隔ｄ１及び押圧間隔ｄ２を制御するようになっている。センサー等としては、例えば光学式の距離センサーやバーコードリーダがある。光学式の距離センサーの場合、被溶接部材２３を挟むように２つの距離センサーを左右両側に配置して被溶接部材２３の幅を測定し、この幅に応じて制御装置４４が押圧間隔ｄ２及び照射間隔ｄ１を制御する。またバーコードリーダの場合、被溶接部材２３の凸部２３ａの上面に、凸部２３ａの幅及び長さ等の情報が含まれるＱＲコード等のバーコードを設けておき、このバーコードをバーコードリーダにより読み取って、その情報に基づいて制御装置４４が照射間隔ｄ１及び押圧間隔ｄ２を制御する。また、制御装置４４は、レーザ加工ロボット２の各アームを駆動してレーザ加工ロボット２の姿勢を制御し、レーザ加工ヘッド１を所望の位置へと移動させることができるようになっている。

＜その他の構成＞
また、レーザ加工ヘッド１は、更にガラス保護手段４５と、防塵手段４６と、第１調光機構４７と、第２調光機構４８とを備えている。ガラス保護手段４５は、第２筐体４の下面より下側の位置に設けられており、第２筐体４の下面に沿ってクロスジェット又はエアナイフ等のエアを流すようになっている。このようにエアを流すことで、溶接の際に発生するスパッタ及びヒュームから第１保護ガラス１８及び第２保護ガラス１９を保護している。これにより、第１照射位置２２及び第２照射位置２６に照射される第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５の強度低下を抑えることができる。

防塵手段４６は、いわゆるコンプレッサーであり、第２筐体４内と繋がっている。防塵手段４６は、第２筐体４内にエアを供給するようになっている。第２筐体４では、隙間が図示しないシール部材により埋められており、第２筐体４が密閉された空間となっている。それ故、防塵手段４６から第２筐体４内へとエアを供給することで第２筐体４内が外圧よりも高い圧力に保たれ、第２筐体４内に進入する粉塵を抑制することができる。

第１調光機構４７は、第１鏡台１６と第１保護ガラス１８の間に設けられている。第１調光機構４７は、凸レンズを有しており、この凸レンズの位置を調整することで第１照射位置２２の高さを微調整できるようになっている。また、第２調光機構４８は、第２鏡台１７と第２保護ガラス１９との間に設けられている。第２調光機構４８は、凸レンズを有しており、この凸レンズの位置を調整することで、第２照射位置２６の高さを微調整できるようになっている。このように構成される第１調光機構４７及び第２調光機構４８は、それらの凸レンズの位置を調整して各位置２２,２６の高さを調整することでフォーカス条件をジャストフォーカスからデフォーカスまで調整することができ、第１照射位置２２及び第２照射位置２６における溶け込み量を調整することができる。

また、第１調光機構４７及び第２調光機構４８は、第１スライド部材３７及び第２スライド部材４０と同期して移動するようになっている。これにより、第１照射位置２２及び第２照射位置２６の位置が変更されても、フォーカス条件が維持されるようになっている。

これらのガラス保護手段４５、防塵手段４６、第１調光機構４７及び第２調光機構４８は、レーザ加工ヘッド１において必ずしも設けられている必要はなく、ガラス保護手段４５、防塵手段４６、第１調光機構４７及び第２調光機構４８のうち１つ以上の構成が設けられていなくてもよい。図面を簡略するために、ガラス保護手段４５、防塵手段４６、第１調光機構４７及び第２調光機構４８は、図３（ａ）乃至（ｃ）において省略している。循環装置５についても同様に記載を省略している。

＜レーザ加工ヘッドの動作＞
このような構成を有するレーザ加工ヘッド１による溶接作業では、まず、溶接すべき２つの被溶接部材２３，２４を重ね合わせて溶接台４９に載せる。その後、制御装置４４は、ガラス保護手段４５及び防塵手段４６を駆動させ、更にレーザ加工ロボット２の各アームを駆動してレーザ加工ヘッド１を溶接台４９の上方に移動させる。移動させた後、制御装置４４は、駆動手段４３を駆動して被溶接部材２３の凸部２３ａの幅に応じて第１押圧機構２８の位置を調整する。即ち、制御装置４４は、押圧間隔ｄ２を調整する。この際、制御装置４４は、予め規定されたプログラム、作業員からの指令、又はセンサー等から得られる情報に基づいて押圧間隔ｄ２を調整する。以下では、制御装置４４がセンサー等から得られる情報に基づいて押圧間隔ｄ２を調整する場合について説明する。

制御装置４４は、センサー等から被溶接部材２３の凸部２３ａの幅及びその長さを取得すると、駆動手段４３を駆動して凸部２３ａの幅に応じた位置に第１押圧機構２８を移動させる。例えば図３（ａ）のように凸部２３ａの幅が押圧間隔ｄ２の初期間隔より広い場合、制御装置４４は、駆動手段４３を駆動して第１押圧機構２８を軸線Ｌ１から遠ざけるように（即ち、左方向に）距離Δｄ移動させる。そうすると、第１入射位置変更機構３５の第１昇降調整用スライド部３８が第３リニアガイド３９上を左方向に摺動しながら第３リニアガイド３９を下側へ距離Δｄ押し下げる。第３リニアガイド３９が押し下げられることで、第１筐体３が第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３に沿って距離Δｄ下降する。このように第１筐体３が距離Δｄ下降すると、第４リニアガイド４２が下降し、第４リニアガイド４２に係合する第２昇降調整用スライド部４１が第４リニアガイド４２上を軸線Ｌ１から遠ざかる方向（即ち、右方向）に摺動する。第２昇降調整用スライド部４１が距離Δｄ摺動することで、第２押圧機構２９が右方向に移動し、押圧間隔ｄ２が距離Δｄ×２広がる。

また、第１筐体３が下降すると、全反射鏡８と第１鏡台１６との相対位置が変わり、第１レーザ光２１が第１鏡台１６に入射する位置がΔｄ低くなる。また、スプリッター９と第２鏡台１７との相対位置も変わり、第１レーザ光２１が第１鏡台１６に入射する位置がΔｄ低くなる。そうすることで、照射間隔ｄ１が距離Δｄ×２広くなる。このように、押圧間隔ｄ２の初期間隔よりも凸部２３ａの幅の方が広い場合、制御装置４４は、第１押圧機構２８を左方向に移動させて押圧間隔ｄ２を凸部２３ａに応じた所定間隔まで広げ、更に押圧間隔ｄ２に連動させて照射間隔ｄ１も凸部２３ａに応じた所定間隔まで広げる。

このように照射間隔ｄ１及び押圧間隔ｄ２を広げた後、制御装置４４は、レーザ加工ロボット２の各アームを動かしてレーザ加工ヘッド１を下降させ、第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９のローラ３２を重ねられた２つの被溶接部材２３，２４の上に押し付ける。この際、制御装置４４は、第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９の間に凸部２３ａが入るようにレーザ加工ロボット２の各アームの動きを制御する。このように第１押圧機構２８及び第２押圧機構２９のローラ３２を２つの被溶接部材２３，２４の上に押し付けることで、第１押圧位置３３及び第２押圧位置３４において、被溶接部材２３の２つのフランジ２３ｂが被溶接部材２４に押し付けられる。

制御装置４４は、２つの被溶接部材２３，２４を押し付けた後、レーザ発振装置６を駆動してレーザ光２０を発振させる。発振したレーザ光２０は、光ファイバー６ａを介して第１筐体３内に導かれ、集光手段７を通ってスプリッター９に達する。レーザ光２０は、スプリッター９にて第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５に分割される。第１レーザ光２１は、全反射鏡８の全反射面８ａ及び第１鏡台１６の第１鏡面１６ａにて反射され、第１保護ガラス１８を通って第１押圧位置３３の近傍の第１照射位置２２にて集光される。また、第２レーザ光２５は、第２鏡台１７の第２鏡面１７ａにて反射され、第２保護ガラス１９を通って第２押圧位置３４の近傍の第２照射位置２６にて集光される。第１照射位置２２及び第２照射位置２６は、前述の通り、照射間隔ｄ１を広げても溶接平面Ｈ１上（即ち、溶接台４９上）にあり、また第１照射位置２２及び第２照射位置２６近傍では、溶接台４９上で重ねられる被溶接部材２３の各々のフランジ２３ｂと被溶接部材２４が押し付けられている。それ故、第１照射位置２２では、集光された第１レーザ光２１により押し付けられた一方のフランジ２３ｂと被溶接部材２４との施工部が溶接され、第２照射位置２６では、集光された第２レーザ光２５により押し付けられた他方のフランジ２３ｂと被溶接部材２４との施工部が溶接される。

このようにレーザ発振装置６を駆動して２つの被溶接部材２３，２４の第１照射位置２２及び第２照射位置２６を溶接している間、制御装置４４は、レーザ加工ロボット２の各アームを動かしてレーザ加工ヘッド１を被溶接部材２３の凸部２３ａの長手方向に沿って移動させる。このように移動させながら溶接を行なうことで、被溶接部材２３の２つフランジ２３ｂと被溶接部材２４とが凸部２３ａに沿って連続溶接される。所定距離（例えば、凸部２３ａの長さ分）の連続溶接が終了すると、制御装置４４は、レーザ発振装置６の駆動を止める。その後、制御装置４４は、レーザ加工ロボット２の各アームを動かしてレーザ加工ヘッド１を被溶接部材２３，２４から離す。

このように構成されるレーザ加工ヘッド１は、第１照射位置２２及び第２照射位置２６の２箇所を同時に溶接することができるので、被溶接部材２３の幅方向両側にある２つのフランジ２３ｂを同時に溶接することができる。同時に溶接することで、２つのフランジ２３ｂを被溶接部材２４から離さずに溶接することができ、ギャップ閉止が容易である。それ故、一方又は他方のフランジ２３ｂを溶接する際に、ギャップを閉じるために矯正をする必要がなく、被溶接部材２３を矯正するための矯正機構を必要としない。また、同時に溶接することで、被溶接部材２３の幅方向に不均一な熱膨張及び熱収縮履歴が生じることがなく、この不均一な熱膨張及び熱収縮履歴によって生じる被溶接部材２３，２４が不所望な変形を防ぐことができる。

また、図３（ｂ）及び（ｃ）のような凸部２３ａの幅が初期間隔より狭い被溶接部材２３Ａ，２３Ｂを溶接する場合について説明する。まず、制御装置４４は、センサー等から凸部２３ａの幅及びその長さを取得する。制御装置４４は、駆動手段４３を駆動し、その幅に応じて第１押圧機構２８を軸線Ｌ１に向かって（即ち、右方向に）距離Δｄ移動させる。そうすると、第１入射位置変更機構３５の第１昇降調整用スライド部３８は、第３リニアガイド３９上を右方向に摺動しながらこの第３リニアガイド３９を上側へ距離Δｄ押し上げる。第３リニアガイド３９が押し上げられることで、第１筐体３が第１リニアガイド１２及び第２リニアガイド１３に沿って距離Δｄ上昇する。このように第１筐体３が上昇すると、第４リニアガイド４２が距離Δｄ上昇し、第４リニアガイド４２に係合する第２昇降調整用スライド部４１が第４リニアガイド４２上を軸線Ｌ１に向かって（即ち、左方向に）距離Δｄ摺動する。第２昇降調整用スライド部４１が摺動することで、第２押圧機構２９が左方向に移動し、押圧間隔ｄ２が距離Δｄ×２狭まる。

また、第１筐体３が上昇すると、全反射鏡８と第１鏡台１６との相対位置が変わり、第１レーザ光２１が第１鏡台１６に入射する位置がΔｄ高くなる。また、スプリッター９と第２鏡台１７との相対位置も変わり、第１レーザ光２１が第１鏡台１６に入射する位置がΔｄ高くなる。そうすることで、照射間隔ｄ１が距離Δｄ×２狭くなる。被溶接部材２３Ａ，２３Ｂのように凸部２３ａの幅が押圧間隔ｄ２の初期間隔より狭い場合、制御装置４４は、第１押圧機構２８を右方向に距離Δｄ移動させて押圧間隔ｄ２を距離Δｄ×２狭め、更に押圧間隔ｄ２に連動させて照射間隔ｄ１を距離Δｄ×２狭める。このように照射間隔ｄ１を狭めても、第１照射位置２２及び第２照射位置２６は、溶接平面Ｈ１上にある。それ故、照射間隔ｄ１を狭めても溶接台４９上に重ねて載せられる２つの被溶接部材２３Ａ，２４、又は被溶接部材２３Ｂ，２４の第１押圧位置３３及び第２押圧位置３４近傍を溶接することができ、良好な溶接が可能となる。

レーザ加工ヘッド１は、凸部２３ａの幅が異なる被溶接部材２３であっても、第１押圧機構２８を動かすだけで、照射間隔ｄ１及び押圧間隔ｄ２を所望の間隔に合わせることができる。それ故、レーザ加工ヘッド１は、溶接する間隔が異なる様々な製品に対して利用することができ、利便性が向上している。一台で様々な製品に対して利用できるので、異なる幅のハット型の補強部材を一台で溶接することができ、生産性が向上する。

このようにレーザ光２０を第１レーザ光２１及び第２レーザ２５に分割して２箇所で同時に溶接することを可能にするため、レーザ光２０は、密度の大きいレーザ光が用いられることが好ましい。また、分割された第１レーザ光２１及び第２レーザ２５もまた、溶接速度等を考えると密度が大きい方が好ましい。このように使用され分割されるレーザ光の密度が大きいため、全反射鏡８、スプリッター９、第１鏡台１６及び第２鏡台１７にて反射される際に大きな熱が発生する。全反射鏡８、スプリッター９、第１鏡台１６及び第２鏡台１７が加熱され、第１筐体３及び第２筐体４内の温度が上昇する。

このように加熱される第１鏡台１６及び第２鏡台１７は、それらに設けられる第１冷却通路１６ｂ及び第２冷却通路１７ｂを循環する冷媒、例えば冷却水により冷却される。従って、第１鏡台１６の第１反射面１６ａ及び第２鏡台１７の第２反射面１７ａが焼き付くことを防ぐことができる。また、第１筐体３及び第２筐体４の第１冷却路３ａ及び第２冷却路４ａにも冷媒が循環しており、この冷媒により第１筐体３及び第２筐体４内が冷却される。従って、第１筐体３及び第２筐体４内が高温になることを防ぐことができる。このような冷却路及び冷却通路等の冷却手段は、全反射鏡８及びスプリッター９にも設けることができ、それにより全反射鏡８及びスプリッター９の焼き付きを防ぐことができる。

また、本実施形態では、第１鏡台１６及び第２鏡台１７に入射する第１レーザ光２１及び第２レーザ光２５の入射位置を変えることにより、第１照射位置２２及び第２照射位置２６の位置を変更できるようになっているので、コリメータレンズ１０と集光光学系１１との間に照射間隔ｄ１を調整する機構を設ける場合より位置精度などの要求が低くなる。

＜その他の実施形態について＞
本実施形態では、第１照射位置２２及び第２照射位置２６が変更できるようになっているが、どちらか一方だけが変更できるようなものであってもよい。つまり、第１位置照射位置２２及び第２照射位置２６のうち一方が固定され、他方が変更可能に構成されているものでもよい。例えば、スプリッター９が第１筐体３の昇降に関係なく常に同じ位置にあり、全反射鏡８が第１筐体３と共に昇降するようにすることで実現することができる。

本発明は、レーザ光を用いて溶接する際に用いられるレーザ加工ヘッド、及びそれを備えるレーザ加工装置に用いることできる。

１ レーザ加工ヘッド
２ レーザ加工ロボット
３ 第１筐体
７ 集光手段
８ 全反射鏡
９ スプリッター
１６ 第１鏡台
１７ 第２鏡台
２０ レーザ光
２１ 第１レーザ光
２２ 第１照射位置
２５ 第２レーザ光
２６ 第２照射位置
２７ ローラ用リニアガイド
２８ 第１押圧機構
２９ 第２押圧機構
３３ 第１押圧位置
３４ 第２押圧位置
３５ 第１入射位置変更機構
３６ 第２入射位置変更機構

Claims (7)

1. レーザ光を用いて溶接するレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドであって、
   入射されたレーザ光を集光する集光手段と、
   前記集光手段により集光されるレーザ光を互いに異なる方向に進行する第１レーザ光と第２レーザ光とに分ける分光手段とを備えることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
2. 前記分光手段により分けられた前記第１レーザ光を案内して第１照射位置にて集光させて照射させる第１案内手段と、
   前記分光手段により分けられた前記第２レーザ光を案内して、前記第１照射位置と異なる第２照射位置にて集光させて照射させる第２案内手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工ヘッド。
3. 前記第１案内手段に入射する前記第１レーザ光の入射位置を変更する入射位置変更手段を更に備え、
   前記第１案内手段は、前記第１レーザ光の入射位置に応じて第１照射位置を変更できるようになっていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工ヘッド。
4. 前記第１照射位置の近傍の第１押圧位置を押圧する第１押圧機構と、
   前記第２照射位置の近傍の第２押圧位置を押圧する第２押圧機構とを更に備えることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工ヘッド。
5. 前記入射位置変更手段は、前記第１レーザ光の入射位置を変更すると共に前記分光手段から前記第２案内手段に入射する前記第２レーザ光の入射位置を変更するようになっており、
   前記第２案内手段は、前記第２レーザ光の入射位置に応じて第２照射位置を変更するようになっていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工ヘッド。
6. 前記分光手段は、ハーフミラーであって、
   前記第１照射位置及び第２照射位置が略同一平面上を動くように前記入射位置変更手段の動きに合わせて前記集光手段を移動させる焦点調整機構を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工ヘッド。
7. 請求項１乃至６の何れか１つに記載のレーザ加工ヘッドを備えることを特徴とするレーザ加工装置。
   

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