JP2019141852A - レーザ照射装置、及び、レーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング処理を行うことが可能なレーザ照射装置等を提供する。【解決手段】レーザ発振器が発生するレーザ光Ｒを所定の箇所において集光させる集光光学系２０と、集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系３０と、第１の偏向光学系を集光光学系から出射されるレーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構７０とを備えるレーザ照射装置１を、第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に、第１の偏向光学系とともに回転しかつレーザ光を偏向させる第２の偏向光学系４０が着脱可能に取り付けられる構成とする。【選択図】図１
Description
本発明は、処理対象物にレーザ光を照射してウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うレーザ照射装置、及び、レーザ加工方法に関する。
レーザ光を用いた表面処理に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、レーザ光を照射対象物に照射する照射ヘッドに、レーザ光を所定の偏角だけ偏向させるウェッジプリズムを設け、このウェッジプリズムを回転させながらレーザ光を照射することによって、照射箇所が照射対象物の表面を旋回しながら走査し、照射対象物の表面に付着した旧塗膜や異物等が除去（クリーニング）されることが記載されている。
また、近年、精密溶接が要求される技術分野において、レーザ光を用いて照射対象物を溶融させて溶接するレーザ溶接が普及している。
このようなレーザ溶接は、レーザ光をレンズにより集中させることにより照射対象物を熱溶融させるため、溶融範囲が極小に絞られる傾向があり、例えば電気抵抗溶接等に対して、溶接時に形成されるビードの幅が狭小となる。
これに対し、溶接強度確保の観点から、レーザ光をビード幅方向に細かく揺動させて溶接するウィービング溶接を行うことにより、ビード幅や溶け込み深さの適正化を図ることが提案されている。
例えば、特許文献２には、加工ヘッドの内部に光軸に対して傾斜し、かつ取付角度を変更可能なガラス板を設けるとともに、ガラス板を回転させた状態でレーザビームを照射することにより、ワークに対してウィービング加工を施すことが記載されている。
このようなレーザ溶接は、レーザ光をレンズにより集中させることにより照射対象物を熱溶融させるため、溶融範囲が極小に絞られる傾向があり、例えば電気抵抗溶接等に対して、溶接時に形成されるビードの幅が狭小となる。
これに対し、溶接強度確保の観点から、レーザ光をビード幅方向に細かく揺動させて溶接するウィービング溶接を行うことにより、ビード幅や溶け込み深さの適正化を図ることが提案されている。
例えば、特許文献２には、加工ヘッドの内部に光軸に対して傾斜し、かつ取付角度を変更可能なガラス板を設けるとともに、ガラス板を回転させた状態でレーザビームを照射することにより、ワークに対してウィービング加工を施すことが記載されている。
精密レーザ溶接においては、溶接の前処理として、例えば溶剤等を用いた洗浄によって、汚れの除去や脱脂等が行われている。このような溶接の前処理における洗浄の有無により、溶接後の品質が大きく異なることが知られている。
また、溶接の後処理として、バフ研磨などの物理的表面処理や、化学的溶剤を用いた洗浄により、溶接時に発生した色焼けや汚れを取り除き、外観品質、美観を向上することが行われている。
このような溶接の前処理、後処理として、溶剤による洗浄やバフ研磨等に代えて、特許文献１に記載されたような、レーザ光を用いたクリーニング処理を利用することが考えられる。
しかし、従来は、このような処理を行う場合、溶接用のレーザ照射ヘッドと、クリーニング用のレーザ照射ヘッドとを、それぞれ別個に準備する必要があり、レーザ照射ヘッドの交換や管理が煩雑となり、装置のコストも増加してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことが可能なレーザ照射装置、及び、レーザ加工方法を提供することである。
また、溶接の後処理として、バフ研磨などの物理的表面処理や、化学的溶剤を用いた洗浄により、溶接時に発生した色焼けや汚れを取り除き、外観品質、美観を向上することが行われている。
このような溶接の前処理、後処理として、溶剤による洗浄やバフ研磨等に代えて、特許文献１に記載されたような、レーザ光を用いたクリーニング処理を利用することが考えられる。
しかし、従来は、このような処理を行う場合、溶接用のレーザ照射ヘッドと、クリーニング用のレーザ照射ヘッドとを、それぞれ別個に準備する必要があり、レーザ照射ヘッドの交換や管理が煩雑となり、装置のコストも増加してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことが可能なレーザ照射装置、及び、レーザ加工方法を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構とを備えるレーザ照射装置であって、前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を前記第１の偏向光学系とは異なった方向に偏向させる第２の偏向光学系が前記第１の偏向光学系に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とするレーザ照射装置である。
これによれば、第２の偏向光学系が取り付けられた状態においては、第１の偏向光学系による偏角の一部又は全部が第２の偏向光学系の偏角によって打ち消される（相殺される）ことから、第２の偏向光学系から出射されるレーザ光の光軸が第１、第２の偏向光学系の回転中心軸に対してなす角度は小さくなる。
この状態で、第１、第２の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射対象物の表面で照射箇所（ビームスポットＳ）が比較的小径の円弧に沿って旋回する状態となり、ウィービング溶接を行うことができる。
一方、第２の偏向光学系が取り外された状態においては、第１の偏向光学系から出射されるレーザ光は、回転中心軸に対して第１の偏向光学系に起因する偏角だけ傾斜した状態となる。
この状態で第１の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射箇所が比較的大径の円弧に沿って旋回する状態となり、照射対象物表面の異物等を除去するクリーニング等の表面処理を行うことができる。
以上のように、本発明によれば、第２の偏向光学系を着脱する簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
請求項１に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構とを備えるレーザ照射装置であって、前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を前記第１の偏向光学系とは異なった方向に偏向させる第２の偏向光学系が前記第１の偏向光学系に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とするレーザ照射装置である。
これによれば、第２の偏向光学系が取り付けられた状態においては、第１の偏向光学系による偏角の一部又は全部が第２の偏向光学系の偏角によって打ち消される（相殺される）ことから、第２の偏向光学系から出射されるレーザ光の光軸が第１、第２の偏向光学系の回転中心軸に対してなす角度は小さくなる。
この状態で、第１、第２の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射対象物の表面で照射箇所（ビームスポットＳ）が比較的小径の円弧に沿って旋回する状態となり、ウィービング溶接を行うことができる。
一方、第２の偏向光学系が取り外された状態においては、第１の偏向光学系から出射されるレーザ光は、回転中心軸に対して第１の偏向光学系に起因する偏角だけ傾斜した状態となる。
この状態で第１の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射箇所が比較的大径の円弧に沿って旋回する状態となり、照射対象物表面の異物等を除去するクリーニング等の表面処理を行うことができる。
以上のように、本発明によれば、第２の偏向光学系を着脱する簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
請求項２に係る発明は、前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系とは実質的に同一の偏角を有するとともに偏向方向が反対となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、ウィービング溶接時において第１の偏向光学系による偏角を第２の偏向光学系によりキャンセルし、出射されるレーザ光の光軸を第１、第２の偏向光学系の回転中心軸と平行とし、照射箇所の旋回円径を機器からの距離に関わらず一定として、安定した溶接ビード幅を得ることができる。
これによれば、ウィービング溶接時において第１の偏向光学系による偏角を第２の偏向光学系によりキャンセルし、出射されるレーザ光の光軸を第１、第２の偏向光学系の回転中心軸と平行とし、照射箇所の旋回円径を機器からの距離に関わらず一定として、安定した溶接ビード幅を得ることができる。
請求項３に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構とを備えるレーザ照射装置であって、前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を偏向させる第２の偏向光学系が取り付けられ、前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系との回転中心軸回りにおける相対角度を変更可能な角度調節機構を有することを特徴とするレーザ照射装置である。
これによれば、第２の偏向光学系による偏角が第１の偏向光学系と逆向きの偏角となる相対角度にある場合には、第１の偏向光学系による偏角の一部又は全部が第２の偏向光学系によって打ち消されることから、第２の偏向光学系から出射されるレーザ光の光軸が第１、第２の偏向光学系の回転中心軸に対してなす角度は小さくなる。
この状態で、第１、第２の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射対象物の表面で照射箇所（ビームスポットＳ）が比較的小径の円弧に沿って旋回する状態となり、ウィービング溶接を行うことができる。
一方、第２の偏向光学系による偏角が第１の偏向光学系と同じ向きの偏角となる相対角度にある場合には、第１の偏向光学系による偏角と第２の偏向光学系による偏角とが合わさって偏角が増大し、最終的に出射されるレーザ光の偏角が大きくなる。
この状態で、第１、第２の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射箇所が比較的大径の円弧に沿って旋回する状態となり、照射対象物表面の異物等を除去するクリーニング等の表面処理を行うことができる。
以上のように、本発明によれば、第２の偏向光学系を第１の偏向光学系に対して相対回転させる簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
これによれば、第２の偏向光学系による偏角が第１の偏向光学系と逆向きの偏角となる相対角度にある場合には、第１の偏向光学系による偏角の一部又は全部が第２の偏向光学系によって打ち消されることから、第２の偏向光学系から出射されるレーザ光の光軸が第１、第２の偏向光学系の回転中心軸に対してなす角度は小さくなる。
この状態で、第１、第２の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射対象物の表面で照射箇所（ビームスポットＳ）が比較的小径の円弧に沿って旋回する状態となり、ウィービング溶接を行うことができる。
一方、第２の偏向光学系による偏角が第１の偏向光学系と同じ向きの偏角となる相対角度にある場合には、第１の偏向光学系による偏角と第２の偏向光学系による偏角とが合わさって偏角が増大し、最終的に出射されるレーザ光の偏角が大きくなる。
この状態で、第１、第２の偏向光学系を回転させながら照射対象物にレーザ光を照射することによって、照射箇所が比較的大径の円弧に沿って旋回する状態となり、照射対象物表面の異物等を除去するクリーニング等の表面処理を行うことができる。
以上のように、本発明によれば、第２の偏向光学系を第１の偏向光学系に対して相対回転させる簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
請求項４に係る発明は、前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系とは実質的に同一の偏角を有することを特徴とする請求項３に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、ウィービング溶接時において、第１、第２の偏向光学系による偏向方向を逆向きとすることによって、第１の偏向光学系による偏角を第２の偏向光学系の偏角によりキャンセルし、出射されるレーザ光の光軸を第１、第２の偏向光学系の回転中心軸と平行とし、照射箇所の旋回円径を機器からの距離に関わらず一定として、安定した溶接ビード幅を得ることができる。
請求項５に係る発明は、前記角度調節機構は、前記第２の偏向光学系から出射される前記レーザ光の前記回転中心軸に対する偏角が最大となる位置と最小となる位置との間の位置において前記相対角度を保持可能なことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、第１の偏向光学系と第２の偏向光学系を、偏角が最大となる位置と最小となる位置との間の位置に保持する状態で第１、第２の偏向光学系をともに回転させながら照射を行うことによって、異なる光学素子の交換等を行うことなく、最終的に出射されるレーザ光の偏角及び照射箇所の旋回円径を任意に調節することができる。
これによれば、ウィービング溶接時において、第１、第２の偏向光学系による偏向方向を逆向きとすることによって、第１の偏向光学系による偏角を第２の偏向光学系の偏角によりキャンセルし、出射されるレーザ光の光軸を第１、第２の偏向光学系の回転中心軸と平行とし、照射箇所の旋回円径を機器からの距離に関わらず一定として、安定した溶接ビード幅を得ることができる。
請求項５に係る発明は、前記角度調節機構は、前記第２の偏向光学系から出射される前記レーザ光の前記回転中心軸に対する偏角が最大となる位置と最小となる位置との間の位置において前記相対角度を保持可能なことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、第１の偏向光学系と第２の偏向光学系を、偏角が最大となる位置と最小となる位置との間の位置に保持する状態で第１、第２の偏向光学系をともに回転させながら照射を行うことによって、異なる光学素子の交換等を行うことなく、最終的に出射されるレーザ光の偏角及び照射箇所の旋回円径を任意に調節することができる。
請求項６に係る発明は、前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系との距離を変更可能な距離調節機構を有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置である。
これによれば、ウィービング溶接時の照射箇所の旋回円径は、第１の偏向光学系と第２の偏向光学系との距離に比例するため、旋回円径を調節可能として所望の溶接ビード幅や溶け込み深さを得ることができる。
これによれば、ウィービング溶接時の照射箇所の旋回円径は、第１の偏向光学系と第２の偏向光学系との距離に比例するため、旋回円径を調節可能として所望の溶接ビード幅や溶け込み深さを得ることができる。
請求項７に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構と、前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に着脱可能に取り付けられ、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を偏向させる第２の偏向光学系とを備えるレーザ照射装置によって照射対象物にレーザ光を照射するレーザ加工方法であって、前記第２の偏向光学系を取り外した状態で前記第１の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を前記照射対象物に照射する表面処理工程と、前記第２の偏向光学系を取り付けた状態で前記第１の偏向光学系及び前記第２の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を照射対象物に照射するウィービング溶接工程とを有することを特徴とするレーザ加工方法である。
これによれば、上述した請求項１の効果と実質的に同様に、第２の偏向光学系を着脱する簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
これによれば、上述した請求項１の効果と実質的に同様に、第２の偏向光学系を着脱する簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
請求項８に係る発明は、レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構と、前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に取り付けられ、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を偏向させる第２の偏向光学系と、前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系との回転中心軸回りにおける相対角度を変更可能な角度調節機構とを備えるレーザ照射装置によって照射対象物にレーザ光を照射するレーザ加工方法であって、前記第２の偏向光学系が前記第１の偏向光学系による偏角を増大させる状態で前記第１の偏向光学系及び前記第２の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を前記照射対象物に照射する表面処理工程と、前記第２の偏向光学系が前記第１の偏向光学系による偏角を減少させる状態で前記第１の偏向光学系及び前記第２の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を前記照射対象物に照射するウィービング溶接工程とを有することを特徴とするレーザ加工方法である。
これによれば、上述した請求項３の効果と実質的に同様に、第２の偏向光学系を第１の偏向光学系に対して相対回転させる簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
これによれば、上述した請求項３の効果と実質的に同様に、第２の偏向光学系を第１の偏向光学系に対して相対回転させる簡単な操作により、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことができる。
以上説明したように、本発明によれば、共通の機器を用いてウィービング溶接及びクリーニング等の表面処理を行うことが可能なレーザ照射装置、及び、レーザ加工方法を提供することができる。
＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第１実施形態について説明する。
第１実施形態のレーザ照射装置は、照射対象物にレーザ光を照射し、ウィービング溶接、及び、クリーニング処理を行う照射ヘッドを備えている。
クリーニング処理は、照射対象物の表面で照射箇所（ビームスポット）を、例えば直径１０ｍｍ程度あるいはそれ以上の比較的大径の円弧に沿って旋回させて走査し、照射対象物の表面に付着したダスト、錆、煤等をクリーニングする表面処理である。
ウィービング溶接は、照射箇所を例えば直径１．０ｍｍ程度の比較的小径の円弧に沿って旋回させ、照射対象物を溶融させて溶接を行うものである。
以下、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第１実施形態について説明する。
第１実施形態のレーザ照射装置は、照射対象物にレーザ光を照射し、ウィービング溶接、及び、クリーニング処理を行う照射ヘッドを備えている。
クリーニング処理は、照射対象物の表面で照射箇所（ビームスポット）を、例えば直径１０ｍｍ程度あるいはそれ以上の比較的大径の円弧に沿って旋回させて走査し、照射対象物の表面に付着したダスト、錆、煤等をクリーニングする表面処理である。
ウィービング溶接は、照射箇所を例えば直径１．０ｍｍ程度の比較的小径の円弧に沿って旋回させ、照射対象物を溶融させて溶接を行うものである。
図１は、第１実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの模式的断面図であって、ウィービング溶接時の状態を示す図である。
図１は、後述する第１ウェッジプリズムの回転中心軸を含む平面で切って見た断面である。（図２，５，６において同じ）
図２は、第１実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの模式的断面図であって、クリーニング処理時の状態を示す図である。
照射ヘッド１は、ファイバＦを介してレーザ発振器から伝達されるＣＷのレーザ光Ｒを照射対象物に照射するものである。
なお、レーザ光Ｒのビームは、実際には焦点箇所以外では所定の径を有するが、図示及び理解を容易とするために、図１乃至図８においては、その光軸のみを太線破線により図示している。
レーザ発振器として、例えば、平均出力３００Ｗ、ピーク出力８ｋＷ程度のパルスＹＡＧレーザや、平均出力が例えば１ｋＷ程度のＣＷレーザを用いることができる。
また、クリーニング処理とウィービング溶接とで、レーザ発振器の種類を変更したり、ＣＷレーザとパルスレーザとを切替えたり、また、レーザ発振器の出力を変化させてもよい。
例えば、クリーニング処理時における熱影響（焼けの発生や酸化皮膜の生成等）が問題となる場合には、ウィービング溶接時に対してレーザ発振器の出力を低下させるようにしてもよい。
照射ヘッド１は、例えば、作業者が手持ちして作業を行うことが可能なハンディタイプのものである。
図１は、後述する第１ウェッジプリズムの回転中心軸を含む平面で切って見た断面である。（図２，５，６において同じ）
図２は、第１実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの模式的断面図であって、クリーニング処理時の状態を示す図である。
照射ヘッド１は、ファイバＦを介してレーザ発振器から伝達されるＣＷのレーザ光Ｒを照射対象物に照射するものである。
なお、レーザ光Ｒのビームは、実際には焦点箇所以外では所定の径を有するが、図示及び理解を容易とするために、図１乃至図８においては、その光軸のみを太線破線により図示している。
レーザ発振器として、例えば、平均出力３００Ｗ、ピーク出力８ｋＷ程度のパルスＹＡＧレーザや、平均出力が例えば１ｋＷ程度のＣＷレーザを用いることができる。
また、クリーニング処理とウィービング溶接とで、レーザ発振器の種類を変更したり、ＣＷレーザとパルスレーザとを切替えたり、また、レーザ発振器の出力を変化させてもよい。
例えば、クリーニング処理時における熱影響（焼けの発生や酸化皮膜の生成等）が問題となる場合には、ウィービング溶接時に対してレーザ発振器の出力を低下させるようにしてもよい。
照射ヘッド１は、例えば、作業者が手持ちして作業を行うことが可能なハンディタイプのものである。
照射ヘッド１は、コリメートレンズ１０、フォーカスレンズ２０、第１ウェッジプリズム３０、第２ウェッジプリズム４０、回転筒５０、ホルダ６０、モータ７０、リアハウジング８０、フロントハウジング９０、ノズル１００等を有して構成されている。
コリメートレンズ１０は、ファイバＦの端部から出射されたレーザ光Ｒをコリメートし、実質的に平行光とするコリメート光学系である。
フォーカスレンズ２０は、コリメートレンズ１０から出射されたレーザ光を、所定の焦点距離（例えば５０ｍｍ程度）上で収束（フォーカス）させる集光光学系である。
コリメートレンズ１０、及び、フォーカスレンズ２０は、その光軸が実質的に同心となるように配置されている。
フォーカスレンズ２０は、コリメートレンズ１０から出射されたレーザ光を、所定の焦点距離（例えば５０ｍｍ程度）上で収束（フォーカス）させる集光光学系である。
コリメートレンズ１０、及び、フォーカスレンズ２０は、その光軸が実質的に同心となるように配置されている。
第１ウェッジプリズム３０は、フォーカスレンズ２０から出射されたレーザ光Ｒを、所定の偏角（入射光線の角度と出射（透過）光線の角度とがなす角度）θ１（図３等参照）だけ偏向させる光学素子である。
偏角θ１は、一例として、５°程度である。
第１ウェッジプリズム３０は、本発明にいう第１の偏向光学系である。
第１ウェッジプリズム３０及びフォーカスレンズ２０は、回転筒５０に保持され、モータ７０によって、コリメートレンズ１０、フォーカスレンズ２０の光軸と実質的に同心に配置された回転中心軸回りに回転可能となっている。
偏角θ１は、一例として、５°程度である。
第１ウェッジプリズム３０は、本発明にいう第１の偏向光学系である。
第１ウェッジプリズム３０及びフォーカスレンズ２０は、回転筒５０に保持され、モータ７０によって、コリメートレンズ１０、フォーカスレンズ２０の光軸と実質的に同心に配置された回転中心軸回りに回転可能となっている。
第２ウェッジプリズム４０は、第１ウェッジプリズム３０から出射されたレーザ光Ｒを、所定の偏角θ２（図３参照）だけ偏向させる光学素子である。
第２ウェッジプリズム４０は、本発明にいう第２の偏向光学系である。
第２ウェッジプリズム４０は、ホルダ６０を介して、回転筒５０に着脱可能に取り付けられている。これによって、第２ウェッジプリズム４０は、第１ウェッジプリズム３０に対して、回転筒５０を介して着脱可能となっている。
第２ウェッジプリズム４０は、第１ウェッジプリズム３０の偏角θ１と実質的に同一の偏角θ２を有し、偏向する方向は、第１ウェッジプリズム３０と反対方向（第１ウェッジプリズム３０による偏角を相殺し、第１ウェッジプリズム３０に対する入射光線と実質的に同一の方向）となるように配置されている。
第２ウェッジプリズム４０は、本発明にいう第２の偏向光学系である。
第２ウェッジプリズム４０は、ホルダ６０を介して、回転筒５０に着脱可能に取り付けられている。これによって、第２ウェッジプリズム４０は、第１ウェッジプリズム３０に対して、回転筒５０を介して着脱可能となっている。
第２ウェッジプリズム４０は、第１ウェッジプリズム３０の偏角θ１と実質的に同一の偏角θ２を有し、偏向する方向は、第１ウェッジプリズム３０と反対方向（第１ウェッジプリズム３０による偏角を相殺し、第１ウェッジプリズム３０に対する入射光線と実質的に同一の方向）となるように配置されている。
回転筒５０は、フォーカスレンズ２０、及び、第１ウェッジプリズム３０を保持する部材である。
回転筒５０は、実質的に円筒状に形成されており、レーザ光Ｒはその内傾側を通過する。
フォーカスレンズ２０、及び、第１ウェッジプリズム３０は、回転筒５０の内径側に、ファイバＦ側から順次配列され、固定されている。
回転筒５０は、その中心軸が、コリメートレンズ１０及びフォーカスレンズ２０の光軸と実質的に一致するように配置されている。
回転筒５０は、照射ヘッド１の他部（リアハウジング８０、フロントハウジング９０等）に対して、その中心軸と実質的に一致する回転中心軸回りに回転可能に支持されている。
回転筒５０は、実質的に円筒状に形成されており、レーザ光Ｒはその内傾側を通過する。
フォーカスレンズ２０、及び、第１ウェッジプリズム３０は、回転筒５０の内径側に、ファイバＦ側から順次配列され、固定されている。
回転筒５０は、その中心軸が、コリメートレンズ１０及びフォーカスレンズ２０の光軸と実質的に一致するように配置されている。
回転筒５０は、照射ヘッド１の他部（リアハウジング８０、フロントハウジング９０等）に対して、その中心軸と実質的に一致する回転中心軸回りに回転可能に支持されている。
ホルダ６０は、第２ウェッジプリズム４０を保持する部材である。
ホルダ６０は、実質的に回転筒５０と同心の円筒状に形成されている。
第２ウェッジプリズム４０は、ホルダ６０の内径側に固定されている。
ホルダ６０は、回転筒５０の出射側（ノズル１００側）の端部に着脱可能に取り付けられている。
ホルダ６０は、回転筒５０に取り付けられている際は、回転筒５０とともに回転する。
ホルダ６０は、実質的に回転筒５０と同心の円筒状に形成されている。
第２ウェッジプリズム４０は、ホルダ６０の内径側に固定されている。
ホルダ６０は、回転筒５０の出射側（ノズル１００側）の端部に着脱可能に取り付けられている。
ホルダ６０は、回転筒５０に取り付けられている際は、回転筒５０とともに回転する。
モータ７０は、回転筒５０を、照射ヘッド１の他部（リアハウジング８０やフロントハウジング９０等）に対してその中心軸回りに回転させる回転駆動機構である。
モータ７０として、中央部が空洞とされた環状の電動モータや、エアモータ等の流体圧モータを用いることが可能である。
モータ７０は、図示しない制御装置によって、回転筒５０の回転速度が所望の目標回転速度と実質的に一致するように制御される。
回転筒５０の目標回転速度は、ウィービング溶接時においては、例えば３０００乃至５０００ｒｐｍ程度であり、クリーニング処理時においては、例えば１５０００乃至２００００ｒｐｍ程度である。
モータ７０として、中央部が空洞とされた環状の電動モータや、エアモータ等の流体圧モータを用いることが可能である。
モータ７０は、図示しない制御装置によって、回転筒５０の回転速度が所望の目標回転速度と実質的に一致するように制御される。
回転筒５０の目標回転速度は、ウィービング溶接時においては、例えば３０００乃至５０００ｒｐｍ程度であり、クリーニング処理時においては、例えば１５０００乃至２００００ｒｐｍ程度である。
リアハウジング８０は、モータ７０からファイバＦ側へ突き出して配置された筒状の部材である。
リアハウジング８０は、一体に形成された筒状部８１、レンズ保持部８２、ファイバ保持部８３等を有する。
筒状部８１は、モータ７０の外周面部におけるファイバＦ側の端部付近から、ファイバＦ側へ突出した実質的に円筒状の部分である。
レンズ保持部８２は、筒状部８１のファイバＦ側の端部に設けられ、コリメートレンズ１０を保持する部分である。
レンズ保持部８２は、筒状部８１の端部から内径側に張り出した平板部８２ａの中央に、コリメートレンズ１０が収容される筒状部８２ｂを設けて構成されている。
ファイバ保持部８３は、筒状部８１のファイバＦ側の端部からさらにファイバＦ側へ突出して設けられた筒状の部分である。
ファイバ保持部８３の筒状部８１側とは反対側の端部には、ファイバＦの照射ヘッド１側の端部が取り付けられる。
ファイバ保持部８３は、ファイバＦとの接続箇所側が筒状部８１側に対して小径となるテーパ筒状に形成されている。
リアハウジング８０は、一体に形成された筒状部８１、レンズ保持部８２、ファイバ保持部８３等を有する。
筒状部８１は、モータ７０の外周面部におけるファイバＦ側の端部付近から、ファイバＦ側へ突出した実質的に円筒状の部分である。
レンズ保持部８２は、筒状部８１のファイバＦ側の端部に設けられ、コリメートレンズ１０を保持する部分である。
レンズ保持部８２は、筒状部８１の端部から内径側に張り出した平板部８２ａの中央に、コリメートレンズ１０が収容される筒状部８２ｂを設けて構成されている。
ファイバ保持部８３は、筒状部８１のファイバＦ側の端部からさらにファイバＦ側へ突出して設けられた筒状の部分である。
ファイバ保持部８３の筒状部８１側とは反対側の端部には、ファイバＦの照射ヘッド１側の端部が取り付けられる。
ファイバ保持部８３は、ファイバＦとの接続箇所側が筒状部８１側に対して小径となるテーパ筒状に形成されている。
フロントハウジング９０は、モータ７０の外周面部における照射対象物側の端部近傍から、照射対象物側へ突き出して配置された実質的に円筒状の部材である。
フロントハウジング９０の照射対象物側の端部には、ノズル１００が着脱可能に取り付けられるノズル取付部９１が形成されている。
フロントハウジング９０の照射対象物側の端部には、ノズル１００が着脱可能に取り付けられるノズル取付部９１が形成されている。
ノズル１００は、フロントハウジング９０の照射対象物側の端部から、さらに照射対象物側へ突出した筒状の部材である。
ノズル１００は、照射対象物側が小径となるテーパ筒状に形成されている。
ノズル１００のフロントハウジング９０側の端部には、フロントハウジング９０のノズル取付部９１と係合する係合部１０１が形成されている。
例えば、ノズル取付部９１が雄ネジ部を有し、係合部１０１がこれに締結可能な雌ネジ部を有する構成とすることができる。
ノズル１００は、照射対象物側が小径となるテーパ筒状に形成されている。
ノズル１００のフロントハウジング９０側の端部には、フロントハウジング９０のノズル取付部９１と係合する係合部１０１が形成されている。
例えば、ノズル取付部９１が雄ネジ部を有し、係合部１０１がこれに締結可能な雌ネジ部を有する構成とすることができる。
ノズル１００は、その内径側にシールドガス、パージガスを導入する図示しないガス導入手段を備えている。
シールドガスは、ウィービング溶接の実行時に、ノズル１００の先端部から照射対象物側へ噴出され、溶接個所が空気中の酸素、窒素に接し、酸化や窒化することを防止するものである。
シールドガスとして、例えばアルゴンガス等が用いられる。
シールドガスは、ウィービング溶接の実行時に、ノズル１００の先端部から照射対象物側へ噴出され、溶接個所が空気中の酸素、窒素に接し、酸化や窒化することを防止するものである。
シールドガスとして、例えばアルゴンガス等が用いられる。
パージガスは、クリーニング処理の実行時に、ノズル１００の先端部から照射対象物側へ噴出され、レーザ照射により発生し飛散したダスト等の異物がノズル１００の内部に侵入し、ウェッジプリズム等の光学素子に付着することを防止するものである。
パージガスとして、例えば空気や窒素ガス等が用いられる。
また、パージガスをシールドガスと兼用してもよい。
パージガスとして、例えば空気や窒素ガス等が用いられる。
また、パージガスをシールドガスと兼用してもよい。
以上説明したリアハウジング８０、フロントハウジング９０、ノズル１００は、回転筒５０の中心軸と実質的に同心に配置されている。
また、回転筒５０、ホルダ６０、リアハウジング８０、フロントハウジング９０、ノズル１００等の光学系、モータ以外の各構成部材は、例えばアルミニウム系合金等の金属材料や、エンジニアリングプラスティック等によって形成される。
また、回転筒５０、ホルダ６０、リアハウジング８０、フロントハウジング９０、ノズル１００等の光学系、モータ以外の各構成部材は、例えばアルミニウム系合金等の金属材料や、エンジニアリングプラスティック等によって形成される。
第１実施形態のレーザ照射装置、及び、レーザ加工方法においては、第２ウェッジプリズム４０及びホルダ６０を取り付けた状態でウィービング溶接を行うとともに、これらを取り外した状態でクリーニング処理を行うことを特徴とする。
以下、ウィービング溶接時、及び、クリーニング処理時のレーザ光の偏向について詳細に説明する。
以下、ウィービング溶接時、及び、クリーニング処理時のレーザ光の偏向について詳細に説明する。
図３は、第１実施形態の照射ヘッドにおけるウィービング溶接時のレーザ光の偏向状態を示す模式図である。
第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズム４０とは、偏角θ１、θ２が同一であり、かつ、偏向方向が反対向きとなっている。
その結果、第２ウェッジプリズム４０から出射されるレーザ光Ｒの光軸は、第１ウェッジプリズム３０に入射されるレーザ光Ｒの光軸（第１ウェッジプリズム３０及び第２ウェッジプリズム４０の回転中心軸と同心）に対して平行であり、かつ比較的小さい距離ｒ１（例えば０．５ｍｍ程度）だけオフセットされた状態となる。
この状態で第１ウェッジプリズム３０及び第２ウェッジプリズム４０を回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、直径１ｍｍ程度の比較的小さい半径ｒ１の円弧に沿って旋回することになる。
第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズム４０とは、偏角θ１、θ２が同一であり、かつ、偏向方向が反対向きとなっている。
その結果、第２ウェッジプリズム４０から出射されるレーザ光Ｒの光軸は、第１ウェッジプリズム３０に入射されるレーザ光Ｒの光軸（第１ウェッジプリズム３０及び第２ウェッジプリズム４０の回転中心軸と同心）に対して平行であり、かつ比較的小さい距離ｒ１（例えば０．５ｍｍ程度）だけオフセットされた状態となる。
この状態で第１ウェッジプリズム３０及び第２ウェッジプリズム４０を回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、直径１ｍｍ程度の比較的小さい半径ｒ１の円弧に沿って旋回することになる。
図４は、第１実施形態の照射ヘッドにおけるクリーニング処理時のレーザ光の偏向状態を示す模式図である。
第２ウェッジプリズム４０がホルダ６０とともに取り外された結果、第１ウェッジプリズム３０の偏角θ１が照射ヘッド１から出射されるレーザ光Ｒの最終的な出射角度となる。
この状態で第１ウェッジプリズム３０を回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、例えば直径１０ｍｍ程度の比較的大きな半径ｒ２の円弧に沿って旋回することになる。
第２ウェッジプリズム４０がホルダ６０とともに取り外された結果、第１ウェッジプリズム３０の偏角θ１が照射ヘッド１から出射されるレーザ光Ｒの最終的な出射角度となる。
この状態で第１ウェッジプリズム３０を回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、例えば直径１０ｍｍ程度の比較的大きな半径ｒ２の円弧に沿って旋回することになる。
以下、第１実施形態におけるレーザ加工方法について説明する。
照射対象物は、例えば、突合せウィービング溶接によって接合される一対の金属製部材である。
溶接対象となる材料は、例えば、金型用鋼、一般構造用鋼、ステンレス鋼等の鉄系金属や、アルミニウム合金等の非鉄金属等の各種金属材料があげられる。
また、本実施形態のウィービング溶接は、同一の材料の溶接に限らず、異種材料の溶接にも適用することが可能である。
まず、溶接に先立ち、溶接箇所周辺の表面に付着したダスト、錆等の異物や、油脂、防錆用の塗膜などを除去する第１のクリーニング処理を行う。
クリーニング処理時においては、照射ヘッド１から第２ウェッジプリズム４０及びホルダ６０を取り外し、ノズル１００内にパージガスを導入して先端部から噴出させ、第１ウェッジプリズム３０を回転させた状態で、照射対象物にレーザ光Ｒを照射する。
この状態で照射ヘッド１を照射対象物の表面に沿って所定の送り速度で移動させ、ビームスポットＳにより照射対象物の表面を走査する。
このとき、フォーカスレンズ２０により形成されるビームの焦点位置が照射対象物の表面と実質的に一致する状態（フォーカス状態）にしてもよいが、これに限らず、焦点位置が照射対象物の表面からずれた状態（デフォーカス状態）でレーザ光を照射してもよい。
照射対象物は、例えば、突合せウィービング溶接によって接合される一対の金属製部材である。
溶接対象となる材料は、例えば、金型用鋼、一般構造用鋼、ステンレス鋼等の鉄系金属や、アルミニウム合金等の非鉄金属等の各種金属材料があげられる。
また、本実施形態のウィービング溶接は、同一の材料の溶接に限らず、異種材料の溶接にも適用することが可能である。
まず、溶接に先立ち、溶接箇所周辺の表面に付着したダスト、錆等の異物や、油脂、防錆用の塗膜などを除去する第１のクリーニング処理を行う。
クリーニング処理時においては、照射ヘッド１から第２ウェッジプリズム４０及びホルダ６０を取り外し、ノズル１００内にパージガスを導入して先端部から噴出させ、第１ウェッジプリズム３０を回転させた状態で、照射対象物にレーザ光Ｒを照射する。
この状態で照射ヘッド１を照射対象物の表面に沿って所定の送り速度で移動させ、ビームスポットＳにより照射対象物の表面を走査する。
このとき、フォーカスレンズ２０により形成されるビームの焦点位置が照射対象物の表面と実質的に一致する状態（フォーカス状態）にしてもよいが、これに限らず、焦点位置が照射対象物の表面からずれた状態（デフォーカス状態）でレーザ光を照射してもよい。
第１のクリーニング処理に引き続いて、ウィービング溶接が行われる。
クリーニング処理の終了後、ノズル１００をフロントハウジング９０から取り外し、第２ウェッジプリズム４０を保持したホルダ６０を回転筒５０に取り付け、ノズル１００を再度フロントハウジング９０に取り付ける。
ウィービング溶接時においては、第２ウェッジプリズム４０及びホルダ６０を取り付け、ノズル１００内にシールドガスを導入して先端部から噴出させ、第１ウェッジプリズム３０及び第２ウェッジプリズム４０を回転させた状態で、照射対象物にレーザ光Ｒを照射する。
この状態で照射ヘッド１を、照射箇所が照射対象物の溶接線に沿って所定の溶接速度で移動するように照射対象物に対して相対移動させ、溶接を行う。
クリーニング処理の終了後、ノズル１００をフロントハウジング９０から取り外し、第２ウェッジプリズム４０を保持したホルダ６０を回転筒５０に取り付け、ノズル１００を再度フロントハウジング９０に取り付ける。
ウィービング溶接時においては、第２ウェッジプリズム４０及びホルダ６０を取り付け、ノズル１００内にシールドガスを導入して先端部から噴出させ、第１ウェッジプリズム３０及び第２ウェッジプリズム４０を回転させた状態で、照射対象物にレーザ光Ｒを照射する。
この状態で照射ヘッド１を、照射箇所が照射対象物の溶接線に沿って所定の溶接速度で移動するように照射対象物に対して相対移動させ、溶接を行う。
ウィービング溶接に引きつづいて、溶接時に発生した色焼けや、煤などによる汚れを除去する第２のクリーニング処理を行う。
第２のクリーニング処理に先立ち、ノズル１００をフロントハウジング９０から取り外し、第２ウェッジプリズム４０を保持したホルダ６０を回転筒５０から取り外し、ノズル１００を再度フロントハウジング９０に取り付ける。
その後、第１のクリーニング処理と同様にビームスポットＳによる照射対象物表面の走査を行う。
第２のクリーニング処理に先立ち、ノズル１００をフロントハウジング９０から取り外し、第２ウェッジプリズム４０を保持したホルダ６０を回転筒５０から取り外し、ノズル１００を再度フロントハウジング９０に取り付ける。
その後、第１のクリーニング処理と同様にビームスポットＳによる照射対象物表面の走査を行う。
以上説明した第１実施形態によれば、第２ウェッジプリズム４０及びホルダ６０を着脱するのみの簡単な操作により、共通の照射ヘッド１を用いてウィービング溶接及びクリーニング処理を行うことができる。
これによって、照射ヘッドの交換作業や、複数の照射ヘッドの準備、管理が不要となり、作業工数、管理工数、装置コストなどを低減することができる。
また、ウィービング溶接時において第１ウェッジプリズム３０による偏角θ１を第２ウェッジプリズム４０の偏角θ２により完全にキャンセルし、出射されるレーザ光Ｒの光軸を第１、第２ウェッジプリズム３０，４０の回転中心軸と平行とし、照射箇所の旋回円径ｒ１を機器からの距離に関わらず一定として、安定した溶接ビード幅を得ることができる。
これによって、照射ヘッドの交換作業や、複数の照射ヘッドの準備、管理が不要となり、作業工数、管理工数、装置コストなどを低減することができる。
また、ウィービング溶接時において第１ウェッジプリズム３０による偏角θ１を第２ウェッジプリズム４０の偏角θ２により完全にキャンセルし、出射されるレーザ光Ｒの光軸を第１、第２ウェッジプリズム３０，４０の回転中心軸と平行とし、照射箇所の旋回円径ｒ１を機器からの距離に関わらず一定として、安定した溶接ビード幅を得ることができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第２実施形態について説明する。
上述した第１実施形態と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５は、第２実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの模式的断面図であって、ウィービング溶接時の状態を示す図である。
図６は、第２実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの模式的断面図であって、クリーニング処理時の状態を示す図である。
次に、本発明を適用したレーザ照射装置及びレーザ加工方法の第２実施形態について説明する。
上述した第１実施形態と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５は、第２実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの模式的断面図であって、ウィービング溶接時の状態を示す図である。
図６は、第２実施形態のレーザ照射装置における照射ヘッドの模式的断面図であって、クリーニング処理時の状態を示す図である。
第２実施形態の照射ヘッド１Ａは、第１実施形態の第１ウェッジプリズム３０、第２ウェッジプリズム４０、ホルダ６０に代えて、以下説明する第１ウェッジプリズム３０Ａ、第２ウェッジプリズム４０Ａ、ホルダ６０Ａを備えることを特徴とする。
第１ウェッジプリズム３０Ａ、第２ウェッジプリズム４０Ａは、第１ウェッジプリズム３０、第２ウェッジプリズム４０に対して、偏角θ３、θ４（図７，８参照）が、偏角θ１，２の実質的に１／２程度となるように設定されている。
第１ウェッジプリズム３０Ａ、第２ウェッジプリズム４０Ａは、第１ウェッジプリズム３０、第２ウェッジプリズム４０に対して、偏角θ３、θ４（図７，８参照）が、偏角θ１，２の実質的に１／２程度となるように設定されている。
ホルダ６０Ａは、回転筒５０に対して、その回転中心軸回りにおける相対角度が調節可能に取り付けられている。
ホルダ６０Ａと回転筒５０との間には、回転筒５０の回転中心軸回りにおけるホルダ６０Ａと回転筒５０との相対角度を任意に調節可能な図示しない角度調節機構が設けられている。
角度調節機構は、例えば、回転筒５０に対するホルダ６０Ａの相対回転を許容する回動機構、及び、回転筒５０に対するホルダ６０Ａの相対角度を、後述する最大偏角状態と最小偏角状態との間の位置を含む所定の状態で保持するロック機構等を有する。
角度調節機構は、ホルダ６０Ａと回転筒５０との相対角度を、連続的（無段階）に変更可能なものであってもよく、また、段階的に変更可能なものであってもよい。
また、ホルダ６０Ａを回転筒５０から取り外し、その後異なった相対角度で取付可能としてもよい。
角度調節機構により、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの回転筒５０の回転中心軸回りの相対角度も変更可能でありかつ任意の位置でロック可能となっている。
また、ホルダ６０Ａは、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの間隔を、第１実施形態の第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズム４０との間隔に対して、例えば約２倍程度（同等のビームスポットＳの旋回円径ｒ１が得られる程度）とするよう寸法設定がなされている。
ホルダ６０Ａと回転筒５０との間には、回転筒５０の回転中心軸回りにおけるホルダ６０Ａと回転筒５０との相対角度を任意に調節可能な図示しない角度調節機構が設けられている。
角度調節機構は、例えば、回転筒５０に対するホルダ６０Ａの相対回転を許容する回動機構、及び、回転筒５０に対するホルダ６０Ａの相対角度を、後述する最大偏角状態と最小偏角状態との間の位置を含む所定の状態で保持するロック機構等を有する。
角度調節機構は、ホルダ６０Ａと回転筒５０との相対角度を、連続的（無段階）に変更可能なものであってもよく、また、段階的に変更可能なものであってもよい。
また、ホルダ６０Ａを回転筒５０から取り外し、その後異なった相対角度で取付可能としてもよい。
角度調節機構により、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの回転筒５０の回転中心軸回りの相対角度も変更可能でありかつ任意の位置でロック可能となっている。
また、ホルダ６０Ａは、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの間隔を、第１実施形態の第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズム４０との間隔に対して、例えば約２倍程度（同等のビームスポットＳの旋回円径ｒ１が得られる程度）とするよう寸法設定がなされている。
第２実施形態のレーザ照射装置、及び、レーザ加工方法においては、ウィービング溶接時とクリーニング処理時とで、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する回転中心軸回りの角度位置を、１８０°回転させることを特徴とする。
以下、ウィービング溶接時、及び、クリーニング処理時のレーザ光の偏向について詳細に説明する。
以下、ウィービング溶接時、及び、クリーニング処理時のレーザ光の偏向について詳細に説明する。
図７は、第２実施形態の照射ヘッドにおけるウィービング状態時の偏向状態を示す模式図である。
第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとは、偏角θ３、θ４が同一であり、かつ、偏向方向が反対向きとなっている。
その結果、その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａから出射されるレーザ光Ｒの光軸は、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射されるレーザ光Ｒの光軸（第１ウェッジプリズム３０Ａ及び第２ウェッジプリズム４０Ａの回転中心軸と同心）に対して、平行でありかつ比較的微小な距離ｒ１（例えば０．５ｍｍ程度）だけオフセットされた状態となる。
第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとは、偏角θ３、θ４が同一であり、かつ、偏向方向が反対向きとなっている。
その結果、その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａから出射されるレーザ光Ｒの光軸は、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射されるレーザ光Ｒの光軸（第１ウェッジプリズム３０Ａ及び第２ウェッジプリズム４０Ａの回転中心軸と同心）に対して、平行でありかつ比較的微小な距離ｒ１（例えば０．５ｍｍ程度）だけオフセットされた状態となる。
なお、第２実施形態においては、第１、第２ウェッジプリズム３０Ａ，４０Ａの偏角θ３、θ４が、第１実施形態の第１、第２ウェッジプリズム３０，４０の偏角θ１，θ２に対して小さいことから、同等のオフセット量を得るために必要なウェッジプリズム３０Ａ，４０Ａの間隔は大きくなる。
この状態で、第１ウェッジプリズム３０Ａ及び第２ウェッジプリズム４０Ａを回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、直径１ｍｍ程度の比較的小さい半径ｒ１の円弧に沿って旋回することになり、第１実施形態と実質的に同様にウィービング溶接を行うことができる。
この状態で、第１ウェッジプリズム３０Ａ及び第２ウェッジプリズム４０Ａを回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、直径１ｍｍ程度の比較的小さい半径ｒ１の円弧に沿って旋回することになり、第１実施形態と実質的に同様にウィービング溶接を行うことができる。
図８は、第２実施形態の照射ヘッドにおけるクリーニング処理時の偏向状態を示す模式図である。
第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとは、偏角θ３、θ４が同一であり、かつ、偏向方向が同じ向きとなっている。
その結果、第１ウェッジプリズム３０Ａにおいて偏角θ３だけ偏向されたレーザ光Ｒは、第２ウェッジプリズム４０Ａにおいてさらに偏角θ４だけ同じ向きに偏向され、第２ウェッジプリズム４０Ａから出射されるレーザ光Ｒの光軸は、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射するレーザ光Ｒの光軸に対して、θ３＋θ４（≒θ１）だけ偏向した状態となる。
この状態で第１ウェッジプリズム３０Ａ及び第２ウェッジプリズム４０Ａを回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、例えば直径１０ｍｍ程度の比較的大きな半径ｒ２の円弧に沿って旋回することになり、第１実施形態と実質的に同様にクリーニング等の表面処理を行うことができる。
第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとは、偏角θ３、θ４が同一であり、かつ、偏向方向が同じ向きとなっている。
その結果、第１ウェッジプリズム３０Ａにおいて偏角θ３だけ偏向されたレーザ光Ｒは、第２ウェッジプリズム４０Ａにおいてさらに偏角θ４だけ同じ向きに偏向され、第２ウェッジプリズム４０Ａから出射されるレーザ光Ｒの光軸は、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射するレーザ光Ｒの光軸に対して、θ３＋θ４（≒θ１）だけ偏向した状態となる。
この状態で第１ウェッジプリズム３０Ａ及び第２ウェッジプリズム４０Ａを回転させ、レーザ光Ｒを照射対象物に対して照射することによって、照射箇所（ビームスポットＳ）は、例えば直径１０ｍｍ程度の比較的大きな半径ｒ２の円弧に沿って旋回することになり、第１実施形態と実質的に同様にクリーニング等の表面処理を行うことができる。
以下、第２実施形態における第１ウェッジプリズム３０Ａ、第２ウェッジプリズム４０Ａの偏角の組み合わせについて、より詳細に説明する。
図９乃至図１１は、第２実施形態の照射ヘッドにおける第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムの偏角の合成を示す概念図である。
図９乃至図１１において、横軸はｘ方向（水平方向）の偏角を示し、縦軸はｙ方向（上下方向）の偏角を示している。
図９乃至図１１は、第２実施形態の照射ヘッドにおける第１ウェッジプリズム及び第２ウェッジプリズムの偏角の合成を示す概念図である。
図９乃至図１１において、横軸はｘ方向（水平方向）の偏角を示し、縦軸はｙ方向（上下方向）の偏角を示している。
図９は、ウィービング溶接時（最小偏角）の状態を示している。
ウィービング溶接時においては、フォーカスレンズ２０から第１ウェッジプリズム３０Ａに入射したレーザ光Ｒは、入射光からの偏角が皆無な状態を示すＡ点から、Ｂ点まで偏向する。
図中でＡ点からＢ点までの距離は、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏角θ３（＝θ４）の大きさを示している。
ここで、Ｂ点は、第１ウェッジプリズム３０Ａの回転に伴い、Ａ点回りに旋回することになる。このことは、偏向方向が第１ウェッジプリズム３０Ａの回転中心軸回りに回動することを意味する。
次に、このレーザ光が第２ウェッジプリズム４０Ａにおいて、第１ウェッジプリズム３０Ａと同一の偏角θ３＝θ４だけ、反対側に偏向される。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の偏角を示すＣ点は、Ａ点と同一の点まで戻る。
このことは、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光は、第１ウェッジプリズム３０Ａの入射光と同一の偏角を有する、つまり、平行であることを意味している。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の光軸は、フォーカスレンズ２０からの出射光の光軸に対して所定量だけオフセット（偏心）されかつ平行な状態となる。
ウィービング溶接時においては、フォーカスレンズ２０から第１ウェッジプリズム３０Ａに入射したレーザ光Ｒは、入射光からの偏角が皆無な状態を示すＡ点から、Ｂ点まで偏向する。
図中でＡ点からＢ点までの距離は、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏角θ３（＝θ４）の大きさを示している。
ここで、Ｂ点は、第１ウェッジプリズム３０Ａの回転に伴い、Ａ点回りに旋回することになる。このことは、偏向方向が第１ウェッジプリズム３０Ａの回転中心軸回りに回動することを意味する。
次に、このレーザ光が第２ウェッジプリズム４０Ａにおいて、第１ウェッジプリズム３０Ａと同一の偏角θ３＝θ４だけ、反対側に偏向される。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の偏角を示すＣ点は、Ａ点と同一の点まで戻る。
このことは、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光は、第１ウェッジプリズム３０Ａの入射光と同一の偏角を有する、つまり、平行であることを意味している。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の光軸は、フォーカスレンズ２０からの出射光の光軸に対して所定量だけオフセット（偏心）されかつ平行な状態となる。
例えば、図７の例では、θ３＝θ４であることにより、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光が、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａの回転中心軸に平行となり、半径ｒ１だけオフセット（偏心）された軌跡を描いていることが確認できる。半径ｒ１の大きさは、例えば、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａの各々の偏角θ３，θ４の大きさや、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの距離により調整可能である。
図１０は、クリーニング処理時（最大偏角）の状態を示す図である。
クリーニング処理時においても、ウィービング溶接時と同様に、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射したレーザ光は、入射光からの偏角が皆無な状態を示すＡ点から、Ｂ点まで偏向する。
次に、このレーザ光が第２ウェッジプリズム４０Ａにおいて、第１ウェッジプリズム３０Ａと同一の偏角θ３＝θ４だけ、同一方向に偏向される。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の偏角を示すＣ点は、Ａ点からＢ点までの距離（偏角θ３を示す）に加え、さらに同一方向に同一距離（偏角θ４を示す）だけ遠ざかる。
Ａ点からＣ点までの距離は、偏角θ３＋θ４を示している。
これは、第２ウェッジプリズム４０Ａが、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏角θ３を倍増（θ３＋θ４＝θ３×２）させていることを示している。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の光軸は、フォーカスレンズ２０からの出射光の光軸に対して、偏角θ３＋θ４だけ偏向した状態となる。
クリーニング処理時においても、ウィービング溶接時と同様に、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射したレーザ光は、入射光からの偏角が皆無な状態を示すＡ点から、Ｂ点まで偏向する。
次に、このレーザ光が第２ウェッジプリズム４０Ａにおいて、第１ウェッジプリズム３０Ａと同一の偏角θ３＝θ４だけ、同一方向に偏向される。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の偏角を示すＣ点は、Ａ点からＢ点までの距離（偏角θ３を示す）に加え、さらに同一方向に同一距離（偏角θ４を示す）だけ遠ざかる。
Ａ点からＣ点までの距離は、偏角θ３＋θ４を示している。
これは、第２ウェッジプリズム４０Ａが、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏角θ３を倍増（θ３＋θ４＝θ３×２）させていることを示している。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の光軸は、フォーカスレンズ２０からの出射光の光軸に対して、偏角θ３＋θ４だけ偏向した状態となる。
例えば、図８の例では、偏角θ３＋θ４だけ偏向し、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光による照射箇所が、半径ｒ２の円弧の軌跡を描いていることが確認できる。半径ｒ２の大きさは、例えば、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａの各々の偏角θ３，θ４の大きさや、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの距離、さらには第２ウェッジプリズム４０Ａと照射対象物との距離により調整可能である。
図１１は、中間偏角状態を示す図である。
中間偏角状態とは、図９に示す最小偏角状態の偏角と、図１０に示す最大偏角状態の偏角との間における任意の偏角を得る状態をいうものとする。
図１１に示すように、中間偏角状態においては、第２ウェッジプリズム４０Ａの偏向方向（ＢＣ方向）が、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏向方向（ＡＢ方向）に対して傾斜するように第１ウェッジプリズム３０Ａ、第２ウェッジプリズム４０Ａを配置している。
中間偏角状態において、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射したレーザ光は、入射光からの偏角が皆無な状態を示すＡ点から、Ｂ点まで偏向する。
次に、このレーザ光が第２ウェッジプリズム４０Ａにおいて、第１ウェッジプリズム３０Ａと同一の偏角θ３＝θ４だけ、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏向方向に対して傾斜した方向に偏向され、Ｃ点に示す偏角となる。
このとき、Ａ点からＣ点までの距離は、第２ウェッジプリズム４０Ａから最終的に射出されるレーザ光Ｒの偏角θ５を示している。この値は、図９に示す状態（最終的な偏角０）と図１０に示す状態（偏角＝θ３＋θ４）との中間範囲となり、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する回転中心軸回りの相対角度に応じて連続的に変化する。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の光軸は、フォーカスレンズ２０からの出射光の光軸に対して、偏角θ５だけ偏向した状態となる。
中間偏角状態とは、図９に示す最小偏角状態の偏角と、図１０に示す最大偏角状態の偏角との間における任意の偏角を得る状態をいうものとする。
図１１に示すように、中間偏角状態においては、第２ウェッジプリズム４０Ａの偏向方向（ＢＣ方向）が、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏向方向（ＡＢ方向）に対して傾斜するように第１ウェッジプリズム３０Ａ、第２ウェッジプリズム４０Ａを配置している。
中間偏角状態において、第１ウェッジプリズム３０Ａに入射したレーザ光は、入射光からの偏角が皆無な状態を示すＡ点から、Ｂ点まで偏向する。
次に、このレーザ光が第２ウェッジプリズム４０Ａにおいて、第１ウェッジプリズム３０Ａと同一の偏角θ３＝θ４だけ、第１ウェッジプリズム３０Ａの偏向方向に対して傾斜した方向に偏向され、Ｃ点に示す偏角となる。
このとき、Ａ点からＣ点までの距離は、第２ウェッジプリズム４０Ａから最終的に射出されるレーザ光Ｒの偏角θ５を示している。この値は、図９に示す状態（最終的な偏角０）と図１０に示す状態（偏角＝θ３＋θ４）との中間範囲となり、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する回転中心軸回りの相対角度に応じて連続的に変化する。
その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光の光軸は、フォーカスレンズ２０からの出射光の光軸に対して、偏角θ５だけ偏向した状態となる。
図１１に示す状態においては、図８において、第２ウェッジプリズム４０Ａの偏角θ４が減少した場合と実質的に同様の状態となる。その結果、第２ウェッジプリズム４０Ａからの出射光による照射箇所は、図７に示す半径ｒ１よりも大きくかつ図８に示す半径ｒ２よりも小さい半径を有する円弧の軌跡を描くことになる。
このときの半径の大きさは、例えば、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａの各々の偏角θ３，θ４の大きさや、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの距離、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する回転中心軸回りにおける相対角度位置、さらには第２ウェッジプリズムと照射対象物との距離により調整可能である。
この中間範囲においては、最終的な偏角θ５を任意に変化させ、所望の照射箇所の旋回円径を選択することが可能となっており、ウィービング溶接時の照射円径を拡大したい場合や、クリーニング処理時の照射円径を縮小したい場合に、ウェッジプリズム等の光学素子の交換などを行うことなく対応することが可能となっている。
このときの半径の大きさは、例えば、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａの各々の偏角θ３，θ４の大きさや、第１ウェッジプリズム３０Ａと第２ウェッジプリズム４０Ａとの距離、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する回転中心軸回りにおける相対角度位置、さらには第２ウェッジプリズムと照射対象物との距離により調整可能である。
この中間範囲においては、最終的な偏角θ５を任意に変化させ、所望の照射箇所の旋回円径を選択することが可能となっており、ウィービング溶接時の照射円径を拡大したい場合や、クリーニング処理時の照射円径を縮小したい場合に、ウェッジプリズム等の光学素子の交換などを行うことなく対応することが可能となっている。
以上説明した第２実施形態によれば、第２ウェッジプリズム４０Ａを第１ウェッジプリズム３０Ａに対して相対回転させるのみの簡単な操作により、共通の照射ヘッド１Ａを用いてウィービング溶接及びクリーニング処理を行うことができる。
また、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する回転中心軸回りの相対位置を、ウィービング溶接時（最小偏角時）とクリーニング処理時（最大偏角時）の間の位置でも保持可能としたことにより、光学素子の交換等を行うことなく最終的な偏角や照射箇所の旋回円径を任意に調節することができる。
また、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する回転中心軸回りの相対位置を、ウィービング溶接時（最小偏角時）とクリーニング処理時（最大偏角時）の間の位置でも保持可能としたことにより、光学素子の交換等を行うことなく最終的な偏角や照射箇所の旋回円径を任意に調節することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用したレーザ照射装置の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の照射ヘッドは、第１実施形態のホルダ６０に、第２ウェッジプリズム４０の回転中心軸方向における位置（第１ウェッジプリズム３０からの距離）を変更可能な距離調節機構を設けたものである。
距離調節機構は、例えば、第２ウェッジプリズム４０を、回転筒５０の回転中心軸方向に沿って、ホルダ６０に対して相対移動可能に支持するスライド機構、及び、スライド機構をその可動範囲の間の任意の位置でロックするロック機構等を備えて構成される。
また、このような構成に代えて、距離調節機構は、回転筒５０とホルダ６０との間に挟持されるシム等の中間部材を有し、この中間部材の厚みや枚数を変化させることにより第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズムとの間隔を変化させるものであってもよい。
次に、本発明を適用したレーザ照射装置の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の照射ヘッドは、第１実施形態のホルダ６０に、第２ウェッジプリズム４０の回転中心軸方向における位置（第１ウェッジプリズム３０からの距離）を変更可能な距離調節機構を設けたものである。
距離調節機構は、例えば、第２ウェッジプリズム４０を、回転筒５０の回転中心軸方向に沿って、ホルダ６０に対して相対移動可能に支持するスライド機構、及び、スライド機構をその可動範囲の間の任意の位置でロックするロック機構等を備えて構成される。
また、このような構成に代えて、距離調節機構は、回転筒５０とホルダ６０との間に挟持されるシム等の中間部材を有し、この中間部材の厚みや枚数を変化させることにより第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズムとの間隔を変化させるものであってもよい。
図１２は、第３実施形態の照射ヘッドにおけるウィービング溶接時のレーザ光の偏向状態を示す図である。
第２ウェッジプリズム４０を、図１２における実線で示す状態から、破線で示す状態へ、第１ウェッジプリズム３０からその入射光の光軸方向に沿って離間させると、レーザ光値Ｒの回転筒５０の回転中心軸からの偏心量（＝照射箇所の旋回円径）は、ｒ１からｒ１’へ増加する。
この偏心量の増加量は、第２ウェッジプリズム４０の移動量と実質的に比例する。
以上説明した第３実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果に加えて、第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズム４０との距離を変更することによって、ウィービング溶接時の照射箇所の旋回円径ｒ１を変化させることが可能となり、所望の溶接ビード幅や溶け込み深さを得ることができる。
第２ウェッジプリズム４０を、図１２における実線で示す状態から、破線で示す状態へ、第１ウェッジプリズム３０からその入射光の光軸方向に沿って離間させると、レーザ光値Ｒの回転筒５０の回転中心軸からの偏心量（＝照射箇所の旋回円径）は、ｒ１からｒ１’へ増加する。
この偏心量の増加量は、第２ウェッジプリズム４０の移動量と実質的に比例する。
以上説明した第３実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果に加えて、第１ウェッジプリズム３０と第２ウェッジプリズム４０との距離を変更することによって、ウィービング溶接時の照射箇所の旋回円径ｒ１を変化させることが可能となり、所望の溶接ビード幅や溶け込み深さを得ることができる。
（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）照射ヘッド等のレーザ照射装置の構成は、上述した実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、実施形態では、コリメート光学系、集光光学系がそれぞれ１枚のレンズにより構成され、第１、第２の偏向光学系がそれぞれ１枚のウェッジプリズムにより構成されているが、各光学系の構成はこれに限らず適宜変更することができる。
例えば、各光学系は、複数の光学素子を組み合わせた構成とすることができる。
また、偏向光学系として、実施形態のようなウェッジプリズムに限らず、光軸と直交方向にシフト可能なシフトレンズを用いてもよい。
（２）実施形態では第２の偏向光学系を第１の偏向光学系の出射側に設けているが、これに限らず、第２の偏向光学系を第１の偏向光学系の入射側に設けてもよい。
また、共働して第２の光学系としての機能を発揮する複数の光学素子を、第１の偏向光学系の入射側、出射側にそれぞれ設けてもよい。逆に、共働して第１の光学系としての機能を発揮する複数の光学素子を、第２の偏向光学系の入射側、出射側にそれぞれ設けてもよい。
（３）実施形態では、照射ヘッドは例えば作業者が手持ちして作業を行うハンディタイプのものであるが、本発明はこれに限らず、照射ヘッドを例えば多軸ロボットアームに取り付けて用いられるレーザ照射装置にも適用することができる。
（４）実施形態では、溶接は照射箇所を比較的小径の円弧に沿って旋回させるウィービング溶接としているが、これに代えて、あるいは、これと併用して、偏向光学系の回転を停止した状態で、ウィービングを行わないレーザ溶接を行うことも可能である。
（５）第２実施形態においては、ウィービング溶接時とクリーニング処理時とで第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する相対角度を１８０°異ならせているが、これに限らず、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する相対角度をこれらの間の位置としてもよい。
これによれば、最終的に照射ヘッドから出射されるレーザ光の光軸の偏角を任意に調節することが可能となる。
（６）実施形態においては、照射箇所の旋回円径が大きくなる状態でレーザ光を照射することによって照射対象物表面のクリーニング処理を行っているが、このような照射はクリーニングに限らず、例えば塗装前の下処理として照射対象物の表面粗度を変化させたり、酸化被膜を形成し、あるいは逆に酸化被膜を除去するなどの各種表面処理にも用いることができる。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）照射ヘッド等のレーザ照射装置の構成は、上述した実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、実施形態では、コリメート光学系、集光光学系がそれぞれ１枚のレンズにより構成され、第１、第２の偏向光学系がそれぞれ１枚のウェッジプリズムにより構成されているが、各光学系の構成はこれに限らず適宜変更することができる。
例えば、各光学系は、複数の光学素子を組み合わせた構成とすることができる。
また、偏向光学系として、実施形態のようなウェッジプリズムに限らず、光軸と直交方向にシフト可能なシフトレンズを用いてもよい。
（２）実施形態では第２の偏向光学系を第１の偏向光学系の出射側に設けているが、これに限らず、第２の偏向光学系を第１の偏向光学系の入射側に設けてもよい。
また、共働して第２の光学系としての機能を発揮する複数の光学素子を、第１の偏向光学系の入射側、出射側にそれぞれ設けてもよい。逆に、共働して第１の光学系としての機能を発揮する複数の光学素子を、第２の偏向光学系の入射側、出射側にそれぞれ設けてもよい。
（３）実施形態では、照射ヘッドは例えば作業者が手持ちして作業を行うハンディタイプのものであるが、本発明はこれに限らず、照射ヘッドを例えば多軸ロボットアームに取り付けて用いられるレーザ照射装置にも適用することができる。
（４）実施形態では、溶接は照射箇所を比較的小径の円弧に沿って旋回させるウィービング溶接としているが、これに代えて、あるいは、これと併用して、偏向光学系の回転を停止した状態で、ウィービングを行わないレーザ溶接を行うことも可能である。
（５）第２実施形態においては、ウィービング溶接時とクリーニング処理時とで第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する相対角度を１８０°異ならせているが、これに限らず、第２ウェッジプリズム４０Ａの第１ウェッジプリズム３０Ａに対する相対角度をこれらの間の位置としてもよい。
これによれば、最終的に照射ヘッドから出射されるレーザ光の光軸の偏角を任意に調節することが可能となる。
（６）実施形態においては、照射箇所の旋回円径が大きくなる状態でレーザ光を照射することによって照射対象物表面のクリーニング処理を行っているが、このような照射はクリーニングに限らず、例えば塗装前の下処理として照射対象物の表面粗度を変化させたり、酸化被膜を形成し、あるいは逆に酸化被膜を除去するなどの各種表面処理にも用いることができる。
１ 照射ヘッド（第１実施形態） １Ａ 照射ヘッド（第２実施形態）
Ｆ ファイバ Ｒ レーザ光
１０ コリメートレンズ ２０ フォーカスレンズ
３０ 第１ウェッジプリズム（第１実施形態）
３０Ａ 第１ウェッジプリズム（第２実施形態）
４０ 第２ウェッジプリズム（第１実施形態）
４０Ａ 第２ウェッジプリズム（第２実施形態）
５０ 回転筒 ６０ ホルダ（第１実施形態）
６０Ａ ホルダ（第２実施形態）
７０ モータ ８０ リアハウジング
８１ 筒状部 ８２ レンズ保持部
８２ａ 平板部 ８２ｂ 筒状部
８３ ファイバ保持部 ９０ フロントハウジング
９１ ノズル取付部 １００ ノズル
１０１ 係合部
ｒ１ ウィービング溶接時の照射円径
ｒ２ クリーニング処理時の照射円径
Ｓ ビームスポット
Ｆ ファイバ Ｒ レーザ光
１０ コリメートレンズ ２０ フォーカスレンズ
３０ 第１ウェッジプリズム（第１実施形態）
３０Ａ 第１ウェッジプリズム（第２実施形態）
４０ 第２ウェッジプリズム（第１実施形態）
４０Ａ 第２ウェッジプリズム（第２実施形態）
５０ 回転筒 ６０ ホルダ（第１実施形態）
６０Ａ ホルダ（第２実施形態）
７０ モータ ８０ リアハウジング
８１ 筒状部 ８２ レンズ保持部
８２ａ 平板部 ８２ｂ 筒状部
８３ ファイバ保持部 ９０ フロントハウジング
９１ ノズル取付部 １００ ノズル
１０１ 係合部
ｒ１ ウィービング溶接時の照射円径
ｒ２ クリーニング処理時の照射円径
Ｓ ビームスポット
Claims (8)
- レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、
前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、
前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構と
を備えるレーザ照射装置であって、
前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を前記第１の偏向光学系とは異なった方向に偏向させる第２の偏向光学系が前記第１の偏向光学系に対して着脱可能に取り付けられること
を特徴とするレーザ照射装置。 - 前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系とは実質的に同一の偏角を有するとともに偏向方向が反対となるように配置されること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。 - レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、
前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、
前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構と
を備えるレーザ照射装置であって、
前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を偏向させる第２の偏向光学系が取り付けられ、
前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系との回転中心軸回りにおける相対角度を変更可能な角度調節機構を有すること
を特徴とするレーザ照射装置。 - 前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系とは実質的に同一の偏角を有すること
を特徴とする請求項３に記載のレーザ照射装置。 - 前記角度調節機構は、前記第２の偏向光学系から出射される前記レーザ光の前記回転中心軸に対する偏角が最大となる位置と最小となる位置との間の位置において前記相対角度を保持可能なこと
を特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーザ照射装置。 - 前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系との距離を変更可能な距離調節機構を有すること
を特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のレーザ照射装置。 - レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、
前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、
前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構と、
前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に着脱可能に取り付けられ、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を偏向させる第２の偏向光学系と
を備えるレーザ照射装置によって照射対象物にレーザ光を照射するレーザ加工方法であって、
前記第２の偏向光学系を取り外した状態で前記第１の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を前記照射対象物に照射する表面処理工程と、
前記第２の偏向光学系を取り付けた状態で前記第１の偏向光学系及び前記第２の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を照射対象物に照射するウィービング溶接工程と
を有することを特徴とするレーザ加工方法。 - レーザ発振器が発生するレーザ光を所定の箇所において集光させる集光光学系と、
前記集光光学系から出射されたレーザ光を偏向させる第１の偏向光学系と、
前記第１の偏向光学系を前記集光光学系から出射される前記レーザ光の光軸回りに回転させる回転駆動機構と、
前記第１の偏向光学系の出射側と入射側との少なくとも一方に取り付けられ、前記第１の偏向光学系とともに回転しかつ前記レーザ光を偏向させる第２の偏向光学系と、
前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系との回転中心軸回りにおける相対角度を変更可能な角度調節機構と
を備えるレーザ照射装置によって照射対象物にレーザ光を照射するレーザ加工方法であって、
前記第２の偏向光学系が前記第１の偏向光学系による偏角を増大させる状態で前記第１の偏向光学系及び前記第２の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を前記照射対象物に照射する表面処理工程と、
前記第２の偏向光学系が前記第１の偏向光学系による偏角を減少させる状態で前記第１の偏向光学系及び前記第２の偏向光学系を回転させながら前記レーザ光を前記照射対象物に照射するウィービング溶接工程と
を有することを特徴とするレーザ加工方法。
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2018
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