JP2019150842A - Laser welding method - Google Patents

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JP2019150842A
JP2019150842A JP2018037377A JP2018037377A JP2019150842A JP 2019150842 A JP2019150842 A JP 2019150842A JP 2018037377 A JP2018037377 A JP 2018037377A JP 2018037377 A JP2018037377 A JP 2018037377A JP 2019150842 A JP2019150842 A JP 2019150842A
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穂波 大原
Honami Ohara
穂波 大原
英和 脇田
Hidekazu Wakita
英和 脇田
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Niterra Co Ltd
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Abstract

To provide a laser welding method in which two metal parts can be melted and welded in an overlapping direction while moving an irradiation position of laser light, which can suppress increase in tact time while suppressing occurrence of burn-through.SOLUTION: In an irradiation step, a unit irradiation step comprised of first irradiation operation and second irradiation operation is repeatedly performed, where in the first irradiation operation, first laser light is emitted to form a first melted part 31 extending across the whole of a first metal member 10 in an overlapping direction and in the second irradiation operation, the irradiation position is moved in a predetermined moving direction while irradiating second laser light which is smaller in spot diameter than the first laser light into a region in the first melted part 31 to form a second melted part 32 extending up to a second metal member 20 along the moving direction. In the irradiation step, the irradiation position of the first laser light in the unit irradiation step performed first and the irradiation position of the first laser light in the unit irradiation step performed immediately after the step performed first are shifted along the moving direction, so that the melted parts to be formed in the unit irradiation steps are sequentially formed along the moving direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a laser welding method.

従来から用いられている溶接方法として、2枚の金属板を上下に重ねて配置しつつ上側の金属板の表面にレーザ光を照射し、重なり方向に溶融部を形成して両金属板を接合する溶接方法がある。この溶接方法では、金属板間に隙間が存在すると、上側の金属板がレーザ光の照射によって溶融したときにその溶融材料が隙間内に流れ込みやすくなり、上側の金属板の溶融部が溶け落ちて薄くなったり孔が空いたりするといった問題が生じやすくなる。そこで、特許文献1〜3のような従来技術が提案されている。   As a conventional welding method, two metal plates are placed one above the other while irradiating the surface of the upper metal plate with laser light to form a molten portion in the overlapping direction and joining both metal plates There is a welding method to do. In this welding method, if there is a gap between the metal plates, when the upper metal plate is melted by laser light irradiation, the molten material easily flows into the gap, and the molten portion of the upper metal plate melts down. Problems such as thinning and holes are likely to occur. Therefore, conventional techniques such as Patent Documents 1 to 3 have been proposed.

特許文献1で開示されるレーザ溶接方法は、1回目のレーザ照射では、焦点を外したデフォーカス状態でレーザの照射を行い、隙間のある箇所ではレーザ照射側の上板(上側の金属板)を溶融させて下板(下側の金属板)側に凹ませた上で隙間を低減し、隙間のない箇所では下板の裏側まで貫通しない範囲で上板と下板との接合を行う。そして、2回目には、下板の裏側まで貫通した溶融部を形成するようにレーザ照射を行う。   In the laser welding method disclosed in Patent Document 1, in the first laser irradiation, laser irradiation is performed in a defocused state out of focus, and an upper plate (upper metal plate) on the laser irradiation side in a place with a gap. The gap is reduced after being melted and dented to the lower plate (lower metal plate) side, and the upper plate and the lower plate are joined in a range that does not penetrate to the back side of the lower plate at a place where there is no gap. In the second time, laser irradiation is performed so as to form a melted portion that penetrates to the back side of the lower plate.

特許文献2で開示されるレーザ溶接方法は、第1のステップではウィービングを行いながら上板(上側の金属板)を溶融し、第1のステップの後に行われる第2のステップでは、上板と下板(下側の金属板)とを貫通する貫通溶接を行うようにしている。   In the laser welding method disclosed in Patent Document 2, the upper plate (upper metal plate) is melted while performing weaving in the first step, and in the second step performed after the first step, Through welding is performed through the lower plate (lower metal plate).

特許文献3で開示される部材接合方法は、第1のレーザ照射工程では、環状に形成された第1板状部(上側の金属板)に対し、相対的に大きいスポット径のレーザ光を照射することにより第1板状部の全周にわたって連続するように溶融部を形成する。そして、第2のレーザ照射工程では、第1のレーザ照射工程で形成された溶融部が固化し溶融固化部が形成された後に、溶融固化部の表面にレーザ光を照射し、その溶融固化部と第2板状部(下側の金属板)とを溶融させて溶接部を形成する。   In the member joining method disclosed in Patent Document 3, in the first laser irradiation step, a laser beam having a relatively large spot diameter is irradiated to the first plate-shaped portion (the upper metal plate) formed in an annular shape. By doing so, the melting part is formed so as to be continuous over the entire circumference of the first plate-like part. In the second laser irradiation step, after the melted portion formed in the first laser irradiation step is solidified and the melt-solidified portion is formed, the surface of the melt-solidified portion is irradiated with laser light, and the melt-solidified portion And the second plate-like portion (lower metal plate) are melted to form a welded portion.

特開2010−23047号公報JP 2010-23047 A 特開2015−30018号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-30018 特開2014−147962号公報JP 2014-147862 A

しかし、特許文献1で開示されるレーザ溶接方法は、所定範囲を溶接する場合に、1回目のレーザ照射ではデフォーカス状態でのレーザ照射を所定範囲にわたって行い、2回目のレーザ照射では、下板の裏側まで貫通する溶融領域を形成するレーザ照射を所定範囲にわたって行う。つまり、所定範囲(溶接範囲)に連続的又は断続的な接合部を形成する場合に、レーザ走査を最低2回行わなければならず、この点で、タクトタイムの増加を招いてしまう。   However, in the laser welding method disclosed in Patent Document 1, when welding a predetermined range, laser irradiation in a defocused state is performed over a predetermined range in the first laser irradiation, and a lower plate is formed in the second laser irradiation. Laser irradiation is performed over a predetermined range to form a molten region that penetrates to the back side of the substrate. That is, when a continuous or intermittent joint is formed in a predetermined range (welding range), laser scanning must be performed at least twice, which leads to an increase in tact time.

特許文献2で開示されるレーザ溶接方法では、特許文献1のような焦点距離を切り替える動作は不要であるが、第1のステップで行う予備的なレーザ照射(上板を溶融させて下板に接触させる予備的なレーザ照射)でウィービングを行う必要があるため、ウィービング範囲を網羅するスポット径のレーザ光を照射する方法と比較すると、ウィービングによって移動させる分だけ時間がかかってしまう。しかも、この方法を、レーザ光の照射位置を所定方向に移動させながら所定範囲にわたって接合する方式(いわゆる連続溶接など)に適用すると、ウィービングによって上板を溶融させながらウィービング範囲を所定方向に移動させなければならず、より時間がかかってしまう。   In the laser welding method disclosed in Patent Document 2, the operation of switching the focal length as in Patent Document 1 is unnecessary, but preliminary laser irradiation performed in the first step (the upper plate is melted to the lower plate). Since it is necessary to perform weaving by preliminary laser irradiation to be brought into contact, it takes time to move by weaving as compared with a method of irradiating laser light having a spot diameter covering the weaving range. Moreover, when this method is applied to a method of joining over a predetermined range while moving the laser beam irradiation position in a predetermined direction (so-called continuous welding, etc.), the weaving range is moved in the predetermined direction while the upper plate is melted by weaving. Must be more time consuming.

特許文献3で開示されるレーザ溶接方法では、第1板状部(上板)の全周にわたって連続するような溶融部を形成し、その溶融部が固化した溶融固化部を形成してから、再びレーザ光を照射して溶融固化部と第2板状部とを溶融させるようにしている。このような方法では、同じ範囲を2回にわたってレーザ照射しなければならず、しかも、溶融部が固化するまでの時間を確保しなければならないため、余計な時間がかかってしまう。その結果、タクトタイムの増加を招くことになる。   In the laser welding method disclosed in Patent Literature 3, after forming a melted portion that is continuous over the entire circumference of the first plate-like portion (upper plate), and forming a melt-solidified portion in which the melted portion is solidified, The laser beam is irradiated again to melt the melt-solidified portion and the second plate-like portion. In such a method, it is necessary to irradiate the same region twice with laser, and it is necessary to secure a time until the melted portion is solidified. As a result, the tact time is increased.

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、レーザ光の照射位置を移動させながら2つの金属部を重なり方向に溶融及び接合し得るレーザ溶接方法において、溶け落ちの発生を抑制しつつタクトタイムの増加を抑え得る方法を実現することを目的とする。   The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and in a laser welding method capable of melting and joining two metal parts in an overlapping direction while moving an irradiation position of a laser beam, It is an object to realize a method capable of suppressing an increase in tact time while suppressing occurrence of dropping.

本発明の一つであるレーザ溶接方法は、
第1金属部材の第1対向面と第2金属部材の第2対向面とを対向させ、前記第1金属部材を前記第2金属部材に重ねた状態で配置する配置工程と、
前記配置工程で配置された前記第1金属部材の前記第1対向面とは反対の上面に向けてレーザ光を照射することで、前記第1金属部材と前記第2金属部材との重なり方向において前記第1金属部材から前記第2金属部材まで及ぶ溶融部を形成する照射工程と、
を有するレーザ溶接方法であって、
前記照射工程は、
前記上面に対して第1レーザ光を照射することにより、前記重なり方向において前記第1金属部材の全体に及ぶ第1溶融部を形成する第1照射動作と、
前記第1照射動作で形成された前記第1溶融部の領域内に対して、第2レーザ光を前記第1レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ前記第2レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、前記重なり方向において前記第2金属部材まで及ぶ第2溶融部を前記移動方向に沿うように形成する第2照射動作と、
からなる単位照射工程を繰返し行うものであり、
前記単位照射工程を、先に行われる前記単位照射工程における前記第1照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第1照射動作を開始するように、且つ、先に行われる前記単位照射工程における前記第2照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第2照射動作を開始するように繰り返すと共に、先に行われる前記単位照射工程における前記第1レーザ光の照射位置と直後に行われる前記単位照射工程における前記第1レーザ光の照射位置とを前記移動方向に沿ってずらすことにより、前記単位照射工程によって形成される溶融部を前記移動方向に沿って順次形成する。
The laser welding method which is one of the present invention,
An arrangement step of arranging a first opposing surface of the first metal member and a second opposing surface of the second metal member facing each other and placing the first metal member on the second metal member;
In the overlapping direction of the first metal member and the second metal member by irradiating laser light toward the upper surface opposite to the first opposing surface of the first metal member arranged in the arrangement step An irradiation step of forming a melted portion extending from the first metal member to the second metal member;
A laser welding method comprising:
The irradiation step includes
Irradiating a first laser beam on the upper surface, thereby forming a first irradiation operation that forms a first molten portion that covers the entire first metal member in the overlapping direction;
The irradiation position of the second laser beam is predetermined while irradiating the second laser beam with a spot diameter smaller than that of the first laser beam in the region of the first melted part formed by the first irradiation operation. A second irradiation operation for forming the second molten portion extending to the second metal member in the overlapping direction so as to follow the moving direction by moving in the moving direction of
A unit irradiation process consisting of:
The unit irradiation step is performed first so as to start the first irradiation operation in the unit irradiation step performed immediately after the first irradiation operation in the unit irradiation step performed first is completed. The first laser beam in the unit irradiation step that is repeated first is repeated so as to start the second irradiation operation in the unit irradiation step that is performed immediately after the second irradiation operation in the unit irradiation step is completed. By shifting the irradiation position of the first laser beam in the unit irradiation step performed immediately after the irradiation position along the moving direction, the melting portion formed by the unit irradiation step is moved along the moving direction. Sequentially formed.

上記レーザ溶接方法は、第1照射動作と第2照射動作とからなる単位照射工程を繰返し行い、第1照射動作では、第1金属部材の上面に対して相対的に大きいスポット径で第1レーザ光を照射することにより、重なり方向において第1金属部材の全体に及ぶ第1溶融部を形成する。
このように第1溶融部を形成すると、第1金属部材の第1対向面と第2金属部材の第2対向面との間に隙間が存在する場合に、第1溶融部の溶融材料が重力の影響を受けて隙間側に移動し、隙間を埋めるように作用する。第1溶融部は相対的に大きなスポット径で形成される溶融部であるため、第1溶融部の溶融量を多くすることができる。そのため、第1金属部材に形成された第1溶融部において溶融材料が隙間側に移動するような作用が生じても、溶け落ちは生じにくくなる。
そして、第2照射動作では、第1照射動作で形成された第1溶融部の領域内に対して、第2レーザ光を第1レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ第2レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、重なり方向において第2金属部材まで及ぶ第2溶融部を移動方向に沿うように形成する。
このようにすれば、第1金属部材が溶け落ちしにくい形で隙間(第1金属部材の第1対向面と第2金属部材の第2対向面との間の隙間)を埋めつつ、第2照射動作によって第1金属部材及び第2金属部材に跨る第2溶融部を更に深く形成することができる。よって、溶け落ちの発生を抑えつつ、深い溶融部を形成して両金属部を接合し得る。
更に、先に行われる単位照射工程における第1照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第1照射動作を開始するように、且つ、先に行われる単位照射工程における第2照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第2照射動作を開始するように単位照射工程を繰り返し、先に行われる単位照射工程における第1レーザ光の照射位置と直後に行われる単位照射工程における第1レーザ光の照射位置とを移動方向に沿ってずらすことにより、単位照射工程によって形成される溶融部を移動方向に沿って順次形成するようになっている。
このようにすれば、単位照射工程の繰り返しにより、第1照射動作を間欠的に行いながら第1溶融部を移動方向に沿って順次形成する工程と、第2照射動作を間欠的に行いながら第2溶融部を移動方向に沿って順次形成する工程とが、いずれも継続することになるため、タクトタイムの増加を効果的に抑えつつ、移動方向に沿った接合部を順次形成することができる。
In the laser welding method, a unit irradiation process including a first irradiation operation and a second irradiation operation is repeatedly performed. In the first irradiation operation, the first laser is formed with a relatively large spot diameter with respect to the upper surface of the first metal member. By irradiating with light, the 1st fusion part covering the whole 1st metal member is formed in the overlap direction.
When the first melting portion is formed in this way, the molten material in the first melting portion is gravity-induced when there is a gap between the first facing surface of the first metal member and the second facing surface of the second metal member. It moves to the gap side under the influence of and acts to fill the gap. Since the first melting part is a melting part formed with a relatively large spot diameter, the amount of melting of the first melting part can be increased. For this reason, even if the melted material moves to the gap side in the first melted portion formed in the first metal member, the melt-off hardly occurs.
In the second irradiation operation, the second laser beam is irradiated with the second laser beam at a spot diameter smaller than that of the first laser beam in the region of the first melted part formed in the first irradiation operation. By moving the irradiation position in a predetermined movement direction, the second melting part extending to the second metal member in the overlapping direction is formed along the movement direction.
In this way, the second metal member is filled with the second metal member in such a manner that the first metal member is unlikely to melt down, while the second metal member is filled with the second metal member. By the irradiation operation, it is possible to form a deeper second melting portion that straddles the first metal member and the second metal member. Therefore, both metal parts can be joined by forming a deep melted part while suppressing the occurrence of melt-down.
Furthermore, the second irradiation operation in the unit irradiation process performed first is started so as to start the first irradiation operation in the unit irradiation process performed immediately after the first irradiation operation in the unit irradiation process performed in the first is completed. The unit irradiation step is repeated so as to start the second irradiation operation in the unit irradiation step performed immediately after the completion of the step, and the unit irradiation step performed immediately after the irradiation position of the first laser light in the unit irradiation step performed first. By shifting the irradiation position of the first laser beam in the direction along the moving direction, the melted portion formed by the unit irradiation step is sequentially formed along the moving direction.
In this case, by repeating the unit irradiation process, the first melting portion is sequentially formed along the moving direction while the first irradiation operation is performed intermittently, and the second irradiation operation is performed while the second irradiation operation is performed intermittently. Since the process of sequentially forming the two melted portions along the moving direction is continued, it is possible to sequentially form the joint portions along the moving direction while effectively suppressing an increase in tact time. .

本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第1照射動作と第2照射動作とを同一のレーザ光照射装置によって行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、第1照射動作と第2照射動作とを共通のレーザ光照射装置によって行うことができ、構成の簡素化を図りつつ2種類の照射動作を実現できる。
In the laser welding method of one embodiment of the present invention, the first irradiation operation and the second irradiation operation may be performed by the same laser beam irradiation apparatus in the irradiation step.
By using this method, the first irradiation operation and the second irradiation operation can be performed by a common laser light irradiation apparatus, and two types of irradiation operations can be realized while simplifying the configuration.

本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第1照射動作と第2照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるように第2照射動作を行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、第2溶融部を移動方向に沿って連続的に形成することができるため、より強固な接合が可能となる。
In the laser welding method of one embodiment of the present invention, in the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation are periodically performed, and the irradiation range of the second laser beam in the unit irradiation process performed first and immediately after The second irradiation operation may be performed so as to partially overlap the irradiation range of the second laser light in the unit irradiation step performed in step (b).
If this method is used, the second melted portion can be continuously formed along the moving direction, so that stronger bonding is possible.

本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第1照射動作と第2照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲とを離間させるように第2照射動作を行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、第2照射動作が行われる時間をより短くしつつ、第2溶融部をより広い範囲にわたって形成しやすくなる。
In the laser welding method of one embodiment of the present invention, in the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation are periodically performed, and the irradiation range of the second laser beam in the unit irradiation process performed first and immediately after The second irradiation operation may be performed so as to be separated from the irradiation range of the second laser light in the unit irradiation step performed in step (b).
If this method is used, it will become easy to form a 2nd fusion | melting part over a wider range, shortening the time which 2nd irradiation operation | movement is performed.

本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第1照射動作の終了時に第2照射動作を開始し、第2照射動作の終了時に第1照射動作を開始するように、第1照射動作と第2照射動作とを交互に切り替えるようにしてもよい。
この方法を用いれば、第1レーザ光の照射期間と第2レーザ光の照射期間とが重ならないため、第2レーザ光によって第2溶融部を形成する際に、第1溶融部の熱影響を抑えやすくなる。
In the laser welding method of one embodiment of the present invention, in the irradiation process, the first irradiation is performed such that the second irradiation operation is started at the end of the first irradiation operation and the first irradiation operation is started at the end of the second irradiation operation. The operation and the second irradiation operation may be switched alternately.
If this method is used, the irradiation period of the first laser beam and the irradiation period of the second laser beam do not overlap. Therefore, when the second melted part is formed by the second laser light, the thermal effect of the first melted part is affected. It becomes easy to suppress.

本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第1照射動作及び第2照射動作のうちの第1照射動作のみを行う第1期間と第2照射動作のみを行う第2期間とを交互に行い、第1期間が終了してから第2期間が開始されるまでの第3期間、又は第2期間が終了してから第1期間が開始されるまでの第4期間、の少なくともいずれかの期間に第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うようにしてもよい。
この方法を用いれば、一部の期間で第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うことができるため、第1照射動作及び第2照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムの増加をより一層抑えることができる。
In the laser welding method of one embodiment of the present invention, in the irradiation step, a first period in which only the first irradiation operation among the first irradiation operation and the second irradiation operation is performed, and a second period in which only the second irradiation operation is performed. Alternately, at least one of the third period from the end of the first period to the start of the second period, or the fourth period from the end of the second period to the start of the first period During this period, the first irradiation operation and the second irradiation operation may be performed in parallel.
If this method is used, the first irradiation operation and the second irradiation operation can be performed in parallel during a part of the period, so that the execution cycle of the first irradiation operation and the second irradiation operation can be easily shortened. An increase in tact time can be further suppressed.

本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行う期間の少なくとも一部期間において、第2レーザ光の出力を第2期間のときの第2レーザ光の出力よりも小さくしてもよい。
この方法を用いれば、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うことを可能としつつ、第1レーザ光と第2レーザ光とが同時期に照射されることに起因する過度な溶融を抑えることができる。
In the laser welding method of one embodiment of the present invention, in the irradiation process, when the second laser light is output in the second period in at least a part of the period in which the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel. The output of the second laser beam may be smaller.
If this method is used, it is possible to perform the first irradiation operation and the second irradiation operation in parallel, while excessively causing the first laser beam and the second laser beam to be irradiated at the same time. Melting can be suppressed.

本発明の一態様のレーザ溶接方法では、照射工程において、第3期間において第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うとともに第2レーザ光の出力を第2期間のときの出力以下で次第に増大させるように第2照射動作を行い、第4期間において、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うとともに、第2レーザ光の出力を第2期間のときの出力以下で次第に減少させるように第2照射動作を行うようにしてもよい。
このように、第3期間及び第4期間のいずれにおいても第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うようにすれば、第1照射動作及び第2照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムをより一層抑えることができる。しかも、第3期間では、第2レーザ光の出力を次第に増大させ、第4期間では、第2レーザ光の出力を次第に減少させるため、第3期間では時期が早いほど出力が抑えられ、第4期間では時期が遅いほど出力が抑えられる。第3期間では時期が早いほど第1照射動作に起因する熱影響が懸念され、第4期間では時期が遅いほど第1照射動作に起因する熱影響が懸念されるため、上記方法によれば熱影響の緩和効果を一層高めることができる。
In the laser welding method of one embodiment of the present invention, in the irradiation step, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel in the third period, and the output of the second laser light is equal to or lower than the output in the second period. In the fourth period, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel, and the output of the second laser beam is equal to or lower than the output in the second period. Then, the second irradiation operation may be performed so as to gradually decrease.
As described above, if the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel in both the third period and the fourth period, the execution cycle of the first irradiation operation and the second irradiation operation is further shortened. The tact time can be further reduced. In addition, in the third period, the output of the second laser beam is gradually increased, and in the fourth period, the output of the second laser beam is gradually decreased. In the period, the output is suppressed as the time is late. In the third period, the earlier the timing, the greater the concern about the thermal effect due to the first irradiation operation. In the fourth period, the slower the timing, the greater the concern about the thermal effect due to the first irradiation operation. The effect of mitigating the influence can be further enhanced.

本発明によれば、レーザ光の照射位置を移動させながら2つの金属部を重なり方向に溶融及び接合するにあたり、溶け落ちの発生を抑制しつつタクトタイムの増加を抑えることができる。   According to the present invention, when the two metal parts are melted and joined in the overlapping direction while moving the irradiation position of the laser beam, an increase in tact time can be suppressed while suppressing the occurrence of burnout.

溶接対象物を側面視した構成を簡略的に示しつつ第1実施形態に係るレーザ溶接装置を概念的に説明する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates notionally the laser welding apparatus which concerns on 1st Embodiment, showing the structure which looked at the welding target object from the side. 第1実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を簡略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows simply the structure of the laser welding apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図2のレーザ溶接装置におけるレーザ発振器、切替部、伝送部の具体例を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the specific example of the laser oscillator, switching part, and transmission part in the laser welding apparatus of FIG. (A)は、溶接対象物を側面視した構成を簡略的に示しつつ第1実施形態に係るレーザ溶接方法の一部を概念的に説明する説明図である。(B)は、溶接対象物を平面視した構成を簡略的に示しつつ第1実施形態に係るレーザ溶接方法の一部を概念的に説明する説明図である。(A) is explanatory drawing which illustrates notably the part of the laser welding method which concerns on 1st Embodiment, showing the structure which looked at the welding target object side view. (B) is explanatory drawing which illustrates notably the part of the laser welding method which concerns on 1st Embodiment, showing the structure which planarly viewed the welding target object. (A)は、第1実施形態に係るレーザ溶接方法を行ったときの、第1照射動作での照射領域と第2照射動作での照射領域との関係を概念的に説明する説明であり、(B)は、第1照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第2照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第1照射動作のときのレーザ光の出力、第2照射動作のときのレーザ光の出力の関係を示すタイミングチャートである。(A) is an explanation conceptually explaining the relationship between the irradiation region in the first irradiation operation and the irradiation region in the second irradiation operation when the laser welding method according to the first embodiment is performed, (B) is the laser beam irradiation timing by the first irradiation operation, the laser beam irradiation timing by the second irradiation operation, the laser beam output at the first irradiation operation, and the laser beam output at the second irradiation operation. It is a timing chart which shows the relationship. (A)は、第1照射動作によって第1溶融部を形成する様子を説明する説明図であり、(B)は、第2照射動作によって第2溶融部を形成する様子を説明する説明図である。(A) is explanatory drawing explaining a mode that a 1st fusion | melting part is formed by 1st irradiation operation | movement, (B) is explanatory drawing explaining a mode that a 2nd fusion | melting part is formed by 2nd irradiation operation | movement. is there. 第2実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を簡略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows simply the structure of the laser welding apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図7のレーザ溶接装置におけるレーザ発振器、誘導部、伝送部の具体例を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the specific example of the laser oscillator, the induction | guidance | derivation part, and transmission part in the laser welding apparatus of FIG. (A)は、第2実施形態に係るレーザ溶接方法を行ったときの、第1照射動作での照射領域と第2照射動作での照射領域との関係を概念的に説明する説明であり、(B)は、第1照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第2照射動作によるレーザ光の照射タイミング、第1照射動作のときのレーザ光の出力、第2照射動作のときのレーザ光の出力の関係を示すタイミングチャートである。(A) is an explanation conceptually explaining the relationship between the irradiation region in the first irradiation operation and the irradiation region in the second irradiation operation when performing the laser welding method according to the second embodiment, (B) is the laser beam irradiation timing by the first irradiation operation, the laser beam irradiation timing by the second irradiation operation, the laser beam output at the first irradiation operation, and the laser beam output at the second irradiation operation. It is a timing chart which shows the relationship. 他の実施形態に係るレーザ溶接方法を行ったときの、第1照射動作での照射領域と第2照射動作での照射領域との関係を概念的に説明する説明である。It is description explaining notionally the relationship between the irradiation area | region in 1st irradiation operation | movement, and the irradiation area | region in 2nd irradiation operation | movement when performing the laser welding method which concerns on other embodiment.

1.第1実施形態
1−1.レーザ溶接装置
図1等を参照し、レーザ溶接方法の実施に用いられるレーザ溶接装置の一例を説明する。
図1で示すレーザ溶接装置1は、複数の金属部を溶接対象物として溶接し得る装置である。
1. 1. First embodiment 1-1. Laser Welding Device An example of a laser welding device used for carrying out the laser welding method will be described with reference to FIG.
A laser welding apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus capable of welding a plurality of metal parts as a welding object.

図1の例では、第1金属板110と第2金属板120とによって溶接対象物Wが構成され、第1金属板110の全体が一方の溶接対象としての第1金属部材10に相当し、第2金属板120の全体が他方の溶接対象としての第2金属部材20に相当する。第1金属部材10及び第2金属部材20はいずれも板状に構成され、第1金属部材10の厚さ方向一方側の面が上面10Aに相当し、厚さ方向他方側の面が第1対向面10Bに相当する。また、第2金属部材20の厚さ方向一方側の面が第2対向面20Aに相当し、厚さ他方側の面が下面20Bに相当する。第1対向面10Bは、第1金属部材10において第2金属部材20に対向する面である。第2対向面20Aは、第2金属部材20において第1金属部材10に対向する面である。上面10Aは、第1金属部材10において第1対向面10Bとは反対の面である。図1の例では、第1金属部材10の厚さ方向及び第2金属部材20の厚さ方向が重なり方向となるように第2金属部材20の鉛直方向上側に第1金属部材10を重ねて配置しており、第1金属部材10の第1対向面10Bと第2金属部材20の第2対向面20Aとが対向した状態で溶接対象物Wが構成されている。   In the example of FIG. 1, the welding object W is configured by the first metal plate 110 and the second metal plate 120, and the entire first metal plate 110 corresponds to the first metal member 10 as one welding object, The entire second metal plate 120 corresponds to the second metal member 20 as the other welding target. The first metal member 10 and the second metal member 20 are both formed in a plate shape, the surface on one side in the thickness direction of the first metal member 10 corresponds to the upper surface 10A, and the surface on the other side in the thickness direction is the first. It corresponds to the facing surface 10B. Further, the surface on one side in the thickness direction of the second metal member 20 corresponds to the second facing surface 20A, and the surface on the other side in the thickness corresponds to the lower surface 20B. The first facing surface 10 </ b> B is a surface facing the second metal member 20 in the first metal member 10. The second facing surface 20 </ b> A is a surface facing the first metal member 10 in the second metal member 20. The upper surface 10A is a surface opposite to the first facing surface 10B in the first metal member 10. In the example of FIG. 1, the first metal member 10 is stacked on the upper side in the vertical direction of the second metal member 20 so that the thickness direction of the first metal member 10 and the thickness direction of the second metal member 20 are the overlapping direction. The welding object W is configured such that the first facing surface 10B of the first metal member 10 and the second facing surface 20A of the second metal member 20 face each other.

レーザ溶接装置1は、図1のような重なり状態となっている溶接対象物Wに対してレーザ光を照射することで、いわゆる「重ね合わせ溶接」を行い得る装置である。このレーザ溶接装置1は、第1金属部材10の上面10Aに向けてレーザ光を照射することで、第1金属部材10と第2金属部材20との重なり方向において第1金属部材10から第2金属部材20まで及ぶ溶融部30を形成し、第1金属部材10と第2金属部材20とを接合するように動作し得る。   The laser welding apparatus 1 is an apparatus that can perform so-called “overlap welding” by irradiating a laser beam onto a welding object W that is in an overlapping state as shown in FIG. 1. The laser welding apparatus 1 irradiates laser light toward the upper surface 10 </ b> A of the first metal member 10, so that the first metal member 10 and the second metal member 20 overlap each other in the overlapping direction of the first metal member 10 and the second metal member 20. The melted part 30 extending to the metal member 20 is formed, and the first metal member 10 and the second metal member 20 can be joined.

図1のように、レーザ溶接装置1は、主に、制御装置70と、レーザ光照射装置80と、移動装置90と、を備える。   As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus 1 mainly includes a control device 70, a laser light irradiation device 80, and a moving device 90.

制御装置70は、レーザ溶接装置1の各部を制御し得る情報処理装置である。制御装置70は、CPUなどの演算装置、RAM、ROMなどの記憶部、その他の周辺回路、等を備える。制御装置70はレーザ光照射装置80、移動装置90などを制御し得る。   The control device 70 is an information processing device that can control each part of the laser welding apparatus 1. The control device 70 includes an arithmetic device such as a CPU, a storage unit such as a RAM and a ROM, other peripheral circuits, and the like. The control device 70 can control the laser light irradiation device 80, the moving device 90, and the like.

レーザ光照射装置80は、レーザ光を発生させるとともに加工ヘッド82(出射部)からレーザ光を出射するように構成された装置である。レーザ光照射装置80は、相対的にスポット径が大きくなる第1レーザ光と、相対的にスポット径が小さくなる第2レーザ光との、2種類のレーザ光を加工ヘッド82から照射可能とされている。   The laser light irradiation device 80 is a device configured to generate laser light and emit laser light from the processing head 82 (emission unit). The laser beam irradiation device 80 can irradiate the processing head 82 with two types of laser beams, a first laser beam having a relatively large spot diameter and a second laser beam having a relatively small spot diameter. ing.

本明細書において「スポット径」とは、溶接対象物Wにおいてレーザ光が照射される表面である照射面(具体的には第1金属部材10の表面)にレーザ光が照射されたときの当該照射面での照射範囲の径である。例えば、第1レーザ光のスポット径(第1スポット径)は、第1レーザ光が溶接対象物Wの照射面に照射されたときの当該照射面での第1レーザ光照射範囲の径である。また、第2レーザ光のスポット径(第2スポット径)は、第2レーザ光が溶接対象物Wの照射面に照射されたときの当該照射面での第2レーザ光照射範囲の径である。本構成では、第1レーザ光は、溶接対象物Wの照射面に照射されたときの照射面での照射範囲が相対的に広いレーザ光であり、第2レーザ光は、溶接対象物Wの照射面に照射されたときに照射面での照射範囲が第1レーザ光の照射範囲よりも狭くなるレーザ光である。   In this specification, the “spot diameter” means that the irradiation surface (specifically, the surface of the first metal member 10) that is the surface irradiated with the laser light on the welding target W is irradiated with the laser light. It is the diameter of the irradiation range on the irradiation surface. For example, the spot diameter (first spot diameter) of the first laser light is the diameter of the first laser light irradiation range on the irradiation surface when the irradiation surface of the welding object W is irradiated with the first laser light. . The spot diameter (second spot diameter) of the second laser light is the diameter of the second laser light irradiation range on the irradiation surface when the second laser light is irradiated on the irradiation surface of the welding object W. . In this configuration, the first laser beam is a laser beam having a relatively wide irradiation range on the irradiation surface when the irradiation surface of the welding object W is irradiated, and the second laser beam is a beam of the welding object W. When the irradiation surface is irradiated, the irradiation range on the irradiation surface is a laser beam that is narrower than the irradiation range of the first laser beam.

レーザ光照射装置80は、ダイレクトダイオードレーザ発振器(DDL発振器)、ファイバレーザ発振器などからなるレーザ発振器84を備える。レーザ発振器84は、半導体レーザ発振器として構成され、レーザダイオードを発振させ、レーザ溶接に利用可能な所定波長のレーザ光を出力する。   The laser beam irradiation device 80 includes a laser oscillator 84 including a direct diode laser oscillator (DDL oscillator), a fiber laser oscillator, and the like. The laser oscillator 84 is configured as a semiconductor laser oscillator, oscillates a laser diode, and outputs laser light having a predetermined wavelength that can be used for laser welding.

図3のように、切替部86は、レーザ発振器84から出力されたレーザ光を反射するミラー86Aと、ミラー86Aを駆動する駆動部86Bとを備える。駆動部86Bは、制御装置70からの指示に応じて動作し、レーザ発振器84からのレーザ光に対するミラー86Aの傾斜角度を、反射レーザ光が後述する第1コア部89Aに入射する角度と、反射レーザ光が後述する第2コア部89Bに入射する角度とを切り替え得る。なお、切替部86として、ミラー86Aの代わりに、電圧を印加して素子内の屈折率を変えることにより透過レーザ光の方向を調節し得る音響光学素子を備えるものを用いてもよい。   As shown in FIG. 3, the switching unit 86 includes a mirror 86A that reflects the laser beam output from the laser oscillator 84, and a drive unit 86B that drives the mirror 86A. The drive unit 86B operates in response to an instruction from the control device 70, and reflects the tilt angle of the mirror 86A with respect to the laser beam from the laser oscillator 84, the angle at which the reflected laser beam enters the first core unit 89A, which will be described later, The angle at which the laser beam is incident on the second core portion 89B described later can be switched. Instead of the mirror 86A, a switching unit 86 may be used that includes an acousto-optic element that can adjust the direction of transmitted laser light by applying a voltage to change the refractive index in the element.

伝送部88は、例えばダブルコアファイバーとして構成された光ファイバー88Aを備える。光ファイバー88Aは、入射するレーザ光を加工ヘッド82側に伝送し得る部材であり、中心部に配置されるファイバー形状の第2コア部89Bと、ファイバー形状の第2コア部89Bを円筒状に覆う第1コア部89Aとを備える。光ファイバー88Aにおいて、第1コア部89Aと第2コア部89Bとの間には第1クラッド部89Cが設けられ、第1コア部89Aの外周面を被覆するように第2クラッド部89Dが設けられている。更に、第2クラッド部89Dの外周面を被覆するように樹脂による外装部89Eが設けられている。第1コア部89Aは相対的に大きいビーム径のレーザ光を生成する部分であり、第2コア部89Bは、相対的に小さいビーム径のレーザ光を生成する部分である。つまり、第1コア部89Aを通って加工ヘッド82から出射されるレーザ光(ビーム径の大きいレーザ光)が、相対的に大きいスポット径となる第1レーザ光であり、第2コア部89Bを通って加工ヘッド82から出射されるレーザ光(ビーム径の小さいレーザ光)が、相対的に小さいスポット径となる第2レーザ光である。   The transmission unit 88 includes an optical fiber 88A configured as, for example, a double core fiber. The optical fiber 88A is a member capable of transmitting incident laser light to the processing head 82 side, and covers the fiber-shaped second core portion 89B disposed in the center and the fiber-shaped second core portion 89B in a cylindrical shape. A first core unit 89A. In the optical fiber 88A, a first cladding part 89C is provided between the first core part 89A and the second core part 89B, and a second cladding part 89D is provided so as to cover the outer peripheral surface of the first core part 89A. ing. Further, an exterior part 89E made of resin is provided so as to cover the outer peripheral surface of the second cladding part 89D. The first core portion 89A is a portion that generates laser light having a relatively large beam diameter, and the second core portion 89B is a portion that generates laser light having a relatively small beam diameter. That is, the laser light (laser light having a large beam diameter) emitted from the machining head 82 through the first core part 89A is the first laser light having a relatively large spot diameter, and the second core part 89B is Laser light (laser light having a small beam diameter) emitted from the machining head 82 is the second laser light having a relatively small spot diameter.

移動装置90は、溶接対象物Wにおけるレーザ光照射位置を変化させ得る装置である。移動装置90は、加工ヘッド82(出射部)を移動させる装置であってもよく、レーザ光を反射するミラー(ガルバノミラーなど)を変位させることでレーザ光の走査を行うような装置であってもよく、これらを組み合わせた装置として構成されていてもよい。或いは、溶接対象物Wを保持する保持部を移動させることで、溶接対象物Wに対するレーザ光の照射位置を相対的に変化させ得る装置であってもよい。なお、以下の説明では、代表例として、移動装置90が加工ヘッド82を移動させ得る装置として構成された例を挙げて説明する。   The moving device 90 is a device that can change the laser light irradiation position on the welding object W. The moving device 90 may be a device that moves the processing head 82 (emission unit), and is a device that scans the laser light by displacing a mirror (such as a galvano mirror) that reflects the laser light. Alternatively, it may be configured as a device combining these. Or the apparatus which can change the irradiation position of the laser beam with respect to the welding target object W relatively by moving the holding | maintenance part holding the welding target object W may be sufficient. In the following description, an example in which the moving device 90 is configured as a device that can move the machining head 82 will be described as a representative example.

1−2.レーザ溶接方法
次に、上述したレーザ溶接装置1を用いて行われるレーザ溶接方法について説明する。
以下で説明するレーザ溶接方法は、接合体(第1金属部材10と第2金属部材20とが接合されてなる接合体)の製造方法の一工程として適用される方法である。
1-2. Laser Welding Method Next, a laser welding method performed using the laser welding apparatus 1 described above will be described.
The laser welding method described below is a method applied as one step of a method for manufacturing a joined body (a joined body in which the first metal member 10 and the second metal member 20 are joined).

まず、照射工程の前段階で行われる配置工程について説明する。
配置工程では、図4(A)のように、第1金属部材10の第1対向面10Bと第2金属部材20の第2対向面20Aとを対向させ、第1金属部材10を第2金属部材20上に載置しつつ重ねた状態で保持する。図4(A)の例では、板状に構成された両金属部(第1金属部材10を第2金属部材20)の板厚方向が重なり方向であり、具体的には、重なり方向が鉛直上下方向となるように第1金属部材10及び第2金属部材20が配置されている。このように配置された溶接対象物Wは、図示しない保持部(載置テーブル等)によって保持され、所定位置に位置決めされる。
First, the arrangement | positioning process performed before the irradiation process is demonstrated.
In the arranging step, as shown in FIG. 4A, the first facing surface 10B of the first metal member 10 and the second facing surface 20A of the second metal member 20 are opposed to each other, and the first metal member 10 is moved to the second metal. While being placed on the member 20, it is held in a stacked state. In the example of FIG. 4A, the plate thickness direction of both metal parts (the first metal member 10 and the second metal member 20) configured in a plate shape is the overlap direction, and specifically, the overlap direction is vertical. The first metal member 10 and the second metal member 20 are arranged so as to be in the vertical direction. The welding object W arranged in this way is held by a holding unit (mounting table or the like) (not shown) and positioned at a predetermined position.

このような配置工程を行った後には、照射工程を行う。照射工程は、配置工程で配置された第1金属部材10の上面10A(厚さ方向において第1対向面10Bとは反対の面)に向けてレーザ光(具体的には、第1レーザ光及び第2レーザ光)を照射することで、第1金属部材10と第2金属部材20との重なり方向において第1金属部材10から第2金属部材20まで及ぶ溶融部30を形成する工程である。図4(B)では、所定のタイミングで形成された溶融部30を概念的に示しており、照射工程では、溶融部30と同様の溶融部が矢印で示す移動方向に沿って順次形成される。   After performing such an arrangement process, an irradiation process is performed. In the irradiation step, a laser beam (specifically, the first laser beam and the first laser beam) is directed toward the upper surface 10A (the surface opposite to the first facing surface 10B in the thickness direction) of the first metal member 10 arranged in the arrangement step. This is a step of forming the melted portion 30 extending from the first metal member 10 to the second metal member 20 in the overlapping direction of the first metal member 10 and the second metal member 20 by irradiating the second laser beam. FIG. 4B conceptually shows the melted part 30 formed at a predetermined timing. In the irradiation process, the melted part similar to the melted part 30 is sequentially formed along the moving direction indicated by the arrow. .

照射工程では、レーザ光照射装置80によって第1照射動作及び第2照射動作を行う。上述したように、レーザ光照射装置80は、相対的に大きいビーム径の第1レーザ光及び相対的に小さいビーム径の第2レーザ光を加工ヘッド82から照射し得るようになっており、第1照射動作では、第1レーザ光を加工ヘッド82から所定の軸線Lに沿って照射し、第2照射動作でも、この軸線Lに沿うように第2レーザ光を加工ヘッド82から照射する。照射工程では、第1照射動作の終了後に第2照射動作を開始し、第2照射動作の終了後に第1照射動作を開始するように、第1照射動作と第2照射動作とを交互に切り替える。   In the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed by the laser beam irradiation apparatus 80. As described above, the laser beam irradiation device 80 can irradiate the processing head 82 with the first laser beam having a relatively large beam diameter and the second laser beam having a relatively small beam diameter. In the first irradiation operation, the first laser light is irradiated from the processing head 82 along the predetermined axis L, and in the second irradiation operation, the second laser light is irradiated from the processing head 82 along the axis L. In the irradiation step, the first irradiation operation and the second irradiation operation are alternately switched so that the second irradiation operation is started after the end of the first irradiation operation and the first irradiation operation is started after the end of the second irradiation operation. .

図5(A)は、第1金属部材10の上面10Aにおける各タイミングでのレーザ光照射領域を概念的に示しており、図5(B)は、第1照射動作のオンオフ期間、第2照射動作のオンオフ期間、第1レーザ光の出力、第2レーザ光の出力、をそれぞれ示している。図5の例では、第1金属部材10の表面での第1レーザ光の照射範囲として、時間t1のときの範囲を符号S1aで示し、時間t2のときの範囲を符号S1bで示し、時間t3のときの範囲を符号S1cで示し、時間t4のときの範囲を符号S1dで示す。また、第1金属部材10の表面での第2レーザ光の照射範囲として、時間t2のときの範囲をS2aで示し、時間t3のときの範囲を符号S2bで示し、時間t4のときの範囲を符号S2cで示し、時間t5のときの範囲を符号S2dで示し、時間t6のときの範囲を符号S2eで示し、時間t7のときの範囲を符号S2fで示している。なお、範囲S1a,S1b,S2a,S2bは実線で示すが、それ以外の範囲は二点鎖線で示す。   FIG. 5A conceptually shows a laser light irradiation region at each timing on the upper surface 10A of the first metal member 10, and FIG. 5B shows an on / off period of the first irradiation operation and the second irradiation. The operation on / off period, the output of the first laser beam, and the output of the second laser beam are shown. In the example of FIG. 5, as the irradiation range of the first laser beam on the surface of the first metal member 10, the range at the time t1 is indicated by a symbol S1a, the range at the time t2 is indicated by a symbol S1b, and the time t3 The range at time t4 is denoted by reference numeral S1c, and the range at time t4 is denoted by reference numeral S1d. Further, as the irradiation range of the second laser light on the surface of the first metal member 10, the range at time t2 is indicated by S2a, the range at time t3 is indicated by symbol S2b, and the range at time t4 is indicated by The range at time t5 is indicated by reference symbol S2d, the range at time t6 is indicated by reference symbol S2e, and the range at time t7 is indicated by reference symbol S2f. The ranges S1a, S1b, S2a, and S2b are indicated by solid lines, but the other ranges are indicated by two-dot chain lines.

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、制御装置70からレーザ光照射装置80に対して第1制御信号(第1照射動作を指示する信号)が周期的に与えられ、図5(B)のように、第1照射動作を行う期間Taが一定周期で設定される。図5(B)の例では、期間Taの周期がTとなっている。レーザ光照射装置80は、一定周期で設定される各期間Taにおいて第1レーザ光(相対的に大きいスポット径で照射されるレーザ光)を連続的又は短周期で間欠的に照射する。ただし、第1レーザ光を短周期で間欠的に照射する場合には照射周期を周期Tよりも十分短くする。本明細書では、第1照射動作と、その第1照射動作中又はその第1照射動作の直後に開始する第2照射動作との組み合わせが「単位照射工程」であり、照射工程では、このような単位照射工程を繰返し行うようになっている。例えば、図5(B)の例では、期間Taの開始タイミングから、その期間Taの直後の期間Tbの終了タイミングまでが1つの単位照射工程の期間となっており、具体的には、時間t1から時間t3までが1つの単位照射工程の期間であり、時間t3から時間t5までが1つの単位照射工程の期間であり、時間t5から時間t7までが1つの単位照射工程の期間である。図5の例では、先に行われる単位照射工程における第2照射動作の期間の終了タイミングと、直後に行われる単位照射工程における第1照射動作の期間の開始タイミングとを一致させながら、単位照射工程を繰り返すようになっている。   In the laser welding method according to the present embodiment, a first control signal (a signal for instructing a first irradiation operation) is periodically given from the control device 70 to the laser light irradiation device 80, as shown in FIG. In addition, a period Ta for performing the first irradiation operation is set at a constant cycle. In the example of FIG. 5B, the period Ta is T. The laser beam irradiation device 80 irradiates the first laser beam (laser beam irradiated with a relatively large spot diameter) intermittently continuously or in a short cycle in each period Ta set with a constant cycle. However, when the first laser beam is irradiated intermittently with a short period, the irradiation period is made sufficiently shorter than the period T. In this specification, the combination of the first irradiation operation and the second irradiation operation that starts during or immediately after the first irradiation operation is a “unit irradiation step”. The unit irradiation process is repeated. For example, in the example of FIG. 5B, one unit irradiation process period is from the start timing of the period Ta to the end timing of the period Tb immediately after the period Ta. Specifically, the time t1 From time t3 to time t3 is one unit irradiation process period, from time t3 to time t5 is one unit irradiation process period, and from time t5 to time t7 is one unit irradiation process period. In the example of FIG. 5, the unit irradiation is performed while matching the end timing of the second irradiation operation period in the unit irradiation process performed first with the start timing of the first irradiation operation period in the unit irradiation process performed immediately thereafter. The process is repeated.

第1レーザ光の出力及び照射期間Taは、第1レーザ光が上面10Aに照射されたときに第1溶融部31が厚さ方向(重なり方向)において第1金属部材10の全体に及ぶように設定される。図5(B)の例では、期間Taにおいて第1レーザ光の出力が所定のハイレベルに設定され、期間Tbにおいて第2レーザ光の出力が所定のハイレベルに設定されるようになっており、期間Taでの第1レーザ光の出力は期間Tbでの第2レーザ光の出力よりも大きく設定される。具体的には、図6(A)のように、第1レーザ光によって第2金属部材20のうちの第2対向面20A近傍のみに第1溶融部31が形成される程度、又は第2金属部材20に第1溶融部31が形成されない程度に、期間Taの長さ及び期間Taでの第1レーザ光の出力(所定のハイレベル)が設定される。言い換えると、第1対向面10Bと第2対向面20Aとの間の隙間の大きさが減少するように、期間Taの長さ及び期間Taでの第1レーザ光の出力(所定のハイレベル)が設定される。なお、図6(A)では、第1レーザ光を符号L1によって概念的に示す。   The output of the first laser beam and the irradiation period Ta are such that when the first laser beam is irradiated onto the upper surface 10A, the first melting part 31 extends over the entire first metal member 10 in the thickness direction (overlapping direction). Is set. In the example of FIG. 5B, the output of the first laser beam is set to a predetermined high level in the period Ta, and the output of the second laser beam is set to a predetermined high level in the period Tb. The output of the first laser beam in the period Ta is set to be larger than the output of the second laser beam in the period Tb. Specifically, as shown in FIG. 6A, the first molten portion 31 is formed only in the vicinity of the second facing surface 20 </ b> A of the second metal member 20 by the first laser light, or the second metal. The length of the period Ta and the output of the first laser beam in the period Ta (predetermined high level) are set to such an extent that the first melting part 31 is not formed on the member 20. In other words, the length of the period Ta and the output of the first laser beam in the period Ta (predetermined high level) so that the size of the gap between the first facing surface 10B and the second facing surface 20A is reduced. Is set. In FIG. 6A, the first laser beam is conceptually indicated by reference numeral L1.

制御装置70は、このようにレーザ光照射装置80に第1照射動作を周期的に行わせ、この動作と並行して移動動作を行わせるように移動装置90に指示を与え、加工ヘッド82を所定の「移動方向」に移動させる動作を行わせる。つまり、レーザ溶接装置1では、移動装置90が加工ヘッド82を「移動方向」に移動させる動作を行っているときに、レーザ光照射装置80が第1照射動作を周期的に行うようになっている。このような制御がなされるため、第1照射動作が行われる毎(即ち、周期毎)に上面10Aにおいて第1レーザ光の照射位置が「移動方向」に移動し、第1溶融部31がその移動方向に沿うように順次形成される。図5の例では、時間経過に応じて第1レーザ光の照射範囲が、範囲S1a、範囲S1b、範囲S1c、範囲S1dと変化し、各範囲の下方に第1溶融部31が順次形成されることになる。   In this way, the control device 70 causes the laser light irradiation device 80 to periodically perform the first irradiation operation, gives an instruction to the movement device 90 to perform the movement operation in parallel with this operation, and causes the machining head 82 to move. An operation of moving in a predetermined “movement direction” is performed. That is, in the laser welding apparatus 1, the laser beam irradiation device 80 periodically performs the first irradiation operation while the movement device 90 performs the operation of moving the machining head 82 in the “movement direction”. Yes. Since such control is performed, every time the first irradiation operation is performed (that is, every cycle), the irradiation position of the first laser beam moves in the “movement direction” on the upper surface 10A, and the first melting portion 31 moves It is formed sequentially along the moving direction. In the example of FIG. 5, the irradiation range of the first laser light is changed to a range S1a, a range S1b, a range S1c, and a range S1d as time elapses, and the first melting portion 31 is sequentially formed below each range. It will be.

更に、制御装置70は、図5(B)のように、第1照射動作が休止する各期間Tbにおいてレーザ光照射装置80に対して第2制御信号(第2照射動作を指示する信号)を与え、第2照射動作を第1照射動作と交互に行わせる。レーザ光照射装置80は、第2制御信号に応じて各期間Tbで第2照射動作を行う。つまり、第1照射動作が休止する各期間(即ち、第1制御信号が与えられていない各期間)Tbが、レーザ光照射装置80に第2照射動作を行わせる期間である。第2照射動作は、第2スポット径の第2レーザ光を連続的に又は短周期で間欠的に照射する動作であり、図6(B)のように照射面における第1溶融部31の領域内に第2溶融部32を形成する動作である。第2溶融部32は、第1金属部材10及び第2金属部材20の厚さ方向(重なり方向)において第2金属部材20まで及ぶ溶融部である。なお、図6(B)では、第2レーザ光を符号L2によって概念的に示す。   Further, as shown in FIG. 5B, the control device 70 sends a second control signal (a signal for instructing the second irradiation operation) to the laser beam irradiation device 80 in each period Tb in which the first irradiation operation is paused. The second irradiation operation is alternately performed with the first irradiation operation. The laser beam irradiation device 80 performs the second irradiation operation in each period Tb according to the second control signal. That is, each period (that is, each period when the first control signal is not given) Tb during which the first irradiation operation is paused is a period during which the laser beam irradiation apparatus 80 performs the second irradiation operation. The second irradiation operation is an operation of irradiating the second laser beam having the second spot diameter continuously or intermittently in a short cycle, and the region of the first melting part 31 on the irradiation surface as shown in FIG. 6B. This is an operation for forming the second melting portion 32 therein. The second melting part 32 is a melting part that extends to the second metal member 20 in the thickness direction (overlapping direction) of the first metal member 10 and the second metal member 20. In FIG. 6B, the second laser light is conceptually indicated by reference numeral L2.

図5(A)のように、第1レーザ光が第1金属部材10の表面に照射されるときの当該表面でのスポット径(第1スポット径)のほうが、第2レーザ光が第1金属部材10の表面に照射されるときの当該表面でのスポット径(第2スポット径)よりも大きくなっており、加工ヘッド82が「移動方向」に移動しているときに加工ヘッド82からの照射光が第1レーザ光から第2レーザ光に切り替えられると、切替直後に出射される第2レーザ光は直近の第1照射動作で形成された第1溶融部31に照射され、加工ヘッド82の移動に応じて第2レーザ光の照射位置はこの第1溶融部31(直近の第1照射動作で形成された第1溶融部31)の領域内で所定方向(移動方向)に移動することになる。   As shown in FIG. 5A, when the surface of the first metal member 10 is irradiated with the first laser light, the spot diameter (first spot diameter) on the surface is more likely to be the second laser light than the first metal. Irradiation from the machining head 82 when the machining head 82 is moving in the “movement direction”, which is larger than the spot diameter (second spot diameter) on the surface when the surface of the member 10 is illuminated. When the light is switched from the first laser light to the second laser light, the second laser light emitted immediately after the switching is irradiated to the first melting part 31 formed by the latest first irradiation operation, and the processing head 82 According to the movement, the irradiation position of the second laser beam moves in a predetermined direction (movement direction) within the region of the first melting part 31 (the first melting part 31 formed by the latest first irradiation operation). Become.

例えば、図5(B)で示す時間t2において加工ヘッド82から出射されるレーザ光が第1レーザ光から第2レーザ光に切り替えられると、切替直後に出射される第2レーザ光は、直近の第1照射動作で形成された第1溶融部31(即ち、範囲S1aから範囲S1bまでの移動範囲に対応する第1溶融部31)に照射されることになり、第2レーザ光の照射位置はこの第1溶融部31の領域内で範囲S2aから範囲S2bまで「移動方向」に沿って移動することになる。   For example, when the laser beam emitted from the machining head 82 is switched from the first laser beam to the second laser beam at time t2 shown in FIG. 5B, the second laser beam emitted immediately after the switching is the latest laser beam. The first melting part 31 formed by the first irradiation operation (that is, the first melting part 31 corresponding to the moving range from the range S1a to the range S1b) is irradiated, and the irradiation position of the second laser light is Within the region of the first melting part 31, the region moves along the “movement direction” from the range S2a to the range S2b.

このように、第2レーザ光を直近の第1照射動作で形成された第1溶融部31に照射しつつ第2レーザ光の照射位置を「移動方向」に移動させるように第2照射動作を行うことで、第2溶融部32(重なり方向において第1溶融部31よりも深い位置まで及ぶ溶融部)を移動方向に沿うように第1金属部材10及び第2金属部材20に順次形成することができる。期間Tbの長さ及び期間Tbにおける第2レーザ光の出力は、第2レーザ光が第1溶融部31に照射されたときに第2溶融部32が所望の深さで形成されるように設定され、具体的には、重なり方向(厚さ方向)において第1金属部材10及び第2金属部材20に跨るように第2溶融部32が形成され且つ第1溶融部31よりも深い位置まで第2溶融部32が及ぶように設定される。なお、図6の例では、厚さ方向(重なり方向)において第2金属部材20の中央位置(厚さ方向中央位置)よりも下面20B側に及ばないように第1溶融部31を形成し、第2金属部材20の中央位置(厚さ方向中央位置)よりも下面20B側に及ぶように第2溶融部32を形成している。   In this way, the second irradiation operation is performed so as to move the irradiation position of the second laser light in the “movement direction” while irradiating the first melting portion 31 formed by the latest first irradiation operation with the second laser light. By performing, the 2nd fusion | melting part 32 (The fusion | melting part which extends to the position deeper than the 1st fusion | melting part 31 in an overlapping direction) is formed in the 1st metal member 10 and the 2nd metal member 20 sequentially along a moving direction. Can do. The length of the period Tb and the output of the second laser beam in the period Tb are set so that the second melting part 32 is formed at a desired depth when the first laser beam is irradiated onto the first melting part 31. Specifically, the second melting part 32 is formed so as to straddle the first metal member 10 and the second metal member 20 in the overlapping direction (thickness direction), and the second melting part 31 is deeper than the first melting part 31. Two melting parts 32 are set to cover. In the example of FIG. 6, the first melting portion 31 is formed so as not to reach the lower surface 20B side from the center position (thickness direction center position) of the second metal member 20 in the thickness direction (overlapping direction), The second melting part 32 is formed so as to extend to the lower surface 20B side from the center position (thickness direction center position) of the second metal member 20.

図5の例では、周期的に設定される照射期間Tbにおいて第2照射動作が行われ、第2レーザ光が周期的に照射されるようになっているが、各周期での第2レーザ光の照射範囲を、前の周期での第2レーザ光の照射範囲と部分的に重ならせるように第2照射動作を行っている。例えば、ある周期では、時間t2から時間t3までの期間において第2照射動作が行われ、移動方向において範囲S2aから範囲S2bまで及ぶ第2溶融部が形成される。そして、その次の周期では、時間t4から時間t5までの期間において第2照射動作が行われ、移動方向において範囲S2cから範囲S2dまで及ぶ第2溶融部が形成されるようになっている。更に次の周期では、時間t6から時間t7までの期間において第2照射動作が行われ、移動方向において範囲S2eから範囲S2fまで及ぶ第2溶融部が形成されるようになっている。この例では、ある周期(時間t2から時間t3までの第2照射動作期間Tbが設定される周期)における第2照射動作の終了時点での第2レーザ光照射範囲S2bと、次の周期(時間t4から時間t5までの第2照射動作期間Tbが設定される周期)における第2照射動作の開始時点での第2レーザ光照射範囲S2cとが重なっている。同様に、ある周期(時間t4から時間t5までの第2照射動作期間Tbが設定される周期)における第2照射動作の終了時点での第2レーザ光照射範囲S2dと、次の周期(時間t6から時間t7までの第2照射動作期間Tbが設定される周期)における第2照射動作の開始時点での第2レーザ光照射範囲S2eとが重なっている。このように、ある周期において第2照射動作が終了する時点での第2レーザ光の照射領域と、その次の周期において第2照射動作が開始する時点での第2レーザ光の照射領域とが重なるようになっているため、第2照射動作を周期的に行っても、溶接対象物Wには第2溶融部32を移動方向に沿って連続的に形成することができる。   In the example of FIG. 5, the second irradiation operation is performed in the irradiation period Tb set periodically, and the second laser light is periodically irradiated. However, the second laser light in each period The second irradiation operation is performed so that the irradiation range partially overlaps the irradiation range of the second laser light in the previous cycle. For example, in a certain cycle, the second irradiation operation is performed in a period from time t2 to time t3, and a second melting part extending from the range S2a to the range S2b in the moving direction is formed. Then, in the next cycle, the second irradiation operation is performed in the period from time t4 to time t5, and the second melting part extending from the range S2c to the range S2d in the moving direction is formed. Further, in the next cycle, the second irradiation operation is performed in the period from time t6 to time t7, and the second melting part extending from the range S2e to the range S2f in the moving direction is formed. In this example, the second laser light irradiation range S2b at the end of the second irradiation operation in a certain period (period in which the second irradiation operation period Tb from time t2 to time t3 is set) and the next period (time) The second laser light irradiation range S2c at the start point of the second irradiation operation in the second irradiation operation period Tb from t4 to time t5 is overlapped. Similarly, the second laser light irradiation range S2d at the end of the second irradiation operation in a certain period (period in which the second irradiation operation period Tb from time t4 to time t5 is set) and the next period (time t6). To the time t7 in the second irradiation operation period Tb), the second laser light irradiation range S2e at the start of the second irradiation operation overlaps. As described above, the irradiation region of the second laser light at the time when the second irradiation operation ends in a certain cycle and the irradiation region of the second laser light at the time when the second irradiation operation starts in the next cycle are obtained. Since it overlaps, even if it performs 2nd irradiation operation | movement periodically, the 2nd fusion | melting part 32 can be continuously formed in the welding target object W along a moving direction.

1−3.作用・効果
上述したレーザ溶接方法では、第1照射動作と第2照射動作とからなる単位照射工程を繰返し行い、第1照射動作では、第1金属部材10の上面10Aに対して相対的に大きいスポット径で第1レーザ光を照射することにより、重なり方向において第1金属部材10の全体に及ぶ第1溶融部31を形成する。このように第1溶融部31を形成すると、第1金属部材10の第1対向面10Bと第2金属部材20の第2対向面20Aとの間に隙間が存在する場合に、第1溶融部31の溶融材料が重力の影響を受けて隙間側に移動し、隙間を埋めるように作用する。第1溶融部31は相対的に大きなスポット径で形成される溶融部であるため、第1溶融部31の溶融量を多くすることができる。そのため、第1金属部材10に形成された第1溶融部31において溶融材料が隙間側に移動するような作用が生じても、溶け落ちは生じにくくなる。
1-3. Action / Effect In the laser welding method described above, the unit irradiation process including the first irradiation operation and the second irradiation operation is repeated, and the first irradiation operation is relatively large with respect to the upper surface 10A of the first metal member 10. By irradiating the first laser beam with the spot diameter, the first molten portion 31 that extends over the entire first metal member 10 in the overlapping direction is formed. When the first melting portion 31 is formed in this way, when there is a gap between the first facing surface 10B of the first metal member 10 and the second facing surface 20A of the second metal member 20, the first melting portion 31 is formed. The molten material 31 moves to the gap side under the influence of gravity and acts to fill the gap. Since the first melting part 31 is a melting part formed with a relatively large spot diameter, the amount of melting of the first melting part 31 can be increased. For this reason, even if an action occurs in which the molten material moves to the gap side in the first melting portion 31 formed in the first metal member 10, the melting-down hardly occurs.

なお、第1照射動作によって第1溶融部31を形成し、第1対向面10Bと第2対向面20Aとの間の隙間を埋めるように溶融材料を移動させる場合、隙間を低減する効果が得られれば、第1溶融部31の溶融材料は必ずしも第2対向面20Aに密着していなくてもよい。勿論、溶融材料が第2対向面20Aに密着していてもよい。   In addition, when the 1st fusion | melting part 31 is formed by 1st irradiation operation and a molten material is moved so that the clearance gap between the 1st opposing surface 10B and the 2nd opposing surface 20A may be filled, the effect of reducing a clearance gap is acquired. If so, the molten material of the first melting part 31 may not necessarily be in close contact with the second facing surface 20A. Of course, the molten material may be in close contact with the second facing surface 20A.

そして、第2照射動作では、第1照射動作で形成された第1溶融部31の領域内に対して、第2レーザ光を第1レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ第2レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、重なり方向において第2金属部材20まで及ぶ第2溶融部32を移動方向に沿うように形成する。このようにすれば、第1金属部材10が溶け落ちしにくい形で隙間(第1金属部材10の第1対向面10Bと第2金属部材20の第2対向面20Aとの間の隙間)を埋めつつ、第2照射動作によって第1金属部材10及び第2金属部材20に跨る第2溶融部32を更に深く形成することができる。よって、溶け落ちの発生を抑えつつ、より深い溶融部を形成して両金属部を接合し得る。
更に、先に行われる単位照射工程における第1照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第1照射動作を開始するように、且つ、先に行われる単位照射工程における第2照射動作が終了した後に直後に行われる単位照射工程における第2照射動作を開始するように単位照射工程を繰り返し、先に行われる単位照射工程における第1レーザ光の照射位置と直後に行われる単位照射工程における第1レーザ光の照射位置とを移動方向に沿ってずらすことにより、単位照射工程によって形成される溶融部を移動方向に沿って順次形成するようになっている。このようにすれば、単位照射工程の繰り返しにより、第1照射動作を間欠的に行いながら第1溶融部31を移動方向に沿って順次形成する工程と、第2照射動作を間欠的に行いながら第2溶融部32を移動方向に沿って順次形成する工程とが、いずれも継続することになるため、タクトタイムの増加を効果的に抑えつつ、移動方向に沿った接合部を順次形成することができる。
In the second irradiation operation, the second laser beam is irradiated while irradiating the second laser beam with a spot diameter smaller than that of the first laser beam in the region of the first melting portion 31 formed in the first irradiation operation. By moving the irradiation position in a predetermined movement direction, the second melting part 32 extending to the second metal member 20 in the overlapping direction is formed along the movement direction. In this way, a gap (gap between the first facing surface 10B of the first metal member 10 and the second facing surface 20A of the second metal member 20) is formed in such a manner that the first metal member 10 is not easily melted down. While filling, the second melting portion 32 straddling the first metal member 10 and the second metal member 20 can be formed deeper by the second irradiation operation. Therefore, both metal parts can be joined by forming a deeper melted part while suppressing the occurrence of burn-through.
Furthermore, the second irradiation operation in the unit irradiation process performed first is started so as to start the first irradiation operation in the unit irradiation process performed immediately after the first irradiation operation in the unit irradiation process performed in the first is completed. The unit irradiation step is repeated so as to start the second irradiation operation in the unit irradiation step performed immediately after the completion of the step, and the unit irradiation step performed immediately after the irradiation position of the first laser light in the unit irradiation step performed first. By shifting the irradiation position of the first laser beam in the direction along the moving direction, the melted portion formed by the unit irradiation step is sequentially formed along the moving direction. In this case, by repeating the unit irradiation process, the first melting part 31 is sequentially formed along the moving direction while the first irradiation operation is performed intermittently, and the second irradiation operation is performed intermittently. Since the process of sequentially forming the second melting portion 32 along the moving direction is continued, it is possible to sequentially form the joint portion along the moving direction while effectively suppressing an increase in tact time. Can do.

なお、第1照射動作で形成された第1溶融部31に対して第2レーザ光を照射する場合、第2照射動作の開始時点(第2レーザ光の照射開始時点)で第1溶融部31は必ずしも固化していなくてもよい。勿論、第2照射動作の開始時点で第1溶融部31が固化していてもよい。   In addition, when irradiating the 2nd laser beam with respect to the 1st fusion | melting part 31 formed by 1st irradiation operation | movement, the 1st fusion | melting part 31 is started at the time of the 2nd irradiation operation start time (2nd laser light irradiation start time). Is not necessarily solidified. Of course, the first melting part 31 may be solidified at the start of the second irradiation operation.

また、照射工程では、第1照射動作と第2照射動作とを同一のレーザ光照射装置80によって行い得る。より詳しくは、第1照射動作の第1レーザ光と第2照射動作の第2レーザ光とが共通の加工ヘッド82から射出するレーザ光照射装置80によって行い得る。このようにすれば、構成の簡素化を図りつつ2種類の照射動作を実現できる。   In the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation can be performed by the same laser beam irradiation apparatus 80. More specifically, the laser beam irradiation device 80 in which the first laser beam in the first irradiation operation and the second laser beam in the second irradiation operation are emitted from a common processing head 82 can be used. In this way, two types of irradiation operations can be realized while simplifying the configuration.

また、照射工程において、第1照射動作と第2照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるように第2照射動作を行い得る。このようにすれば、第2溶融部32を移動方向に沿って連続的に形成することができるため、より強固な接合が可能となる。   In the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation are periodically performed, and the irradiation range of the second laser light in the unit irradiation process performed first and the unit irradiation process performed immediately thereafter are performed. The second irradiation operation can be performed so as to partially overlap the irradiation range of the two laser beams. In this way, the second melting part 32 can be continuously formed along the moving direction, so that stronger bonding is possible.

また、照射工程では、第1照射動作の終了時に第2照射動作を開始し、第2照射動作の終了時に第2照射動作を開始するように、第1照射動作と第2照射動作とを交互に切り替えている。このようにすれば、第1レーザ光を照射する期間と第2レーザ光を照射する期間とが重ならないため、第2レーザ光によって第2溶融部32を形成する際に、第1溶融部31の熱影響を抑えやすくなる。   In the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation are alternately performed so that the second irradiation operation is started at the end of the first irradiation operation and the second irradiation operation is started at the end of the second irradiation operation. It has been switched to. In this case, the period for irradiating the first laser beam and the period for irradiating the second laser beam do not overlap. Therefore, when forming the second melted part 32 with the second laser beam, the first melted part 31 is formed. It becomes easy to suppress the heat effect.

2.第2実施形態
次に、第2実施形態について説明する。
2−1.レーザ溶接装置
図7で示す第2実施形態に係るレーザ溶接装置201は、制御装置70と、レーザ光照射装置280と、移動装置90とを備える。レーザ溶接装置201において、制御装置70及び移動装置90は、第1実施形態に係るレーザ溶接装置1(図1等参照)の制御装置70及び移動装置90それぞれと同様の構成をなし、同様に機能する。よって、これらについては、第1実施形態に係るレーザ溶接装置1と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、溶接対象物Wも、第1実施形態に係るレーザ溶接方法で用いた溶接対象物Wと同様の構成をなす。よって、溶接対象物Wについても第1実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、レーザ溶接装置201を用いて行われるレーザ溶接方法の概要は図1、図4、及び図6と同様である。よって、以下の説明では、適宜図1、図4、及び図6を参照する。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment will be described.
2-1. Laser Welding Device A laser welding device 201 according to the second embodiment shown in FIG. 7 includes a control device 70, a laser light irradiation device 280, and a moving device 90. In the laser welding apparatus 201, the control device 70 and the moving device 90 have the same configuration as the control device 70 and the moving device 90 of the laser welding apparatus 1 (see FIG. 1 and the like) according to the first embodiment, and function similarly. To do. Therefore, about these, the same code | symbol as the laser welding apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is attached | subjected, and detailed description is abbreviate | omitted. Moreover, the welding target object W also has the same configuration as the welding target object W used in the laser welding method according to the first embodiment. Therefore, the welding object W is also denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. In addition, the outline of the laser welding method performed using the laser welding apparatus 201 is the same as that of FIG. 1, FIG. 4, and FIG. Therefore, in the following description, FIGS. 1, 4 and 6 will be referred to as appropriate.

図7で示すレーザ溶接装置201において、レーザ光照射装置280は、第1レーザ発振器284A、第2レーザ発振器284B、第1誘導部286A、第2誘導部286B、伝送部88などを備える。伝送部88は、第1実施形態に係るレーザ溶接装置1(図2等参照)の伝送部88と同様の構成をなす。よって、伝送部88については、第1実施形態に係るレーザ溶接装置1と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。   In the laser welding apparatus 201 shown in FIG. 7, the laser beam irradiation apparatus 280 includes a first laser oscillator 284A, a second laser oscillator 284B, a first induction unit 286A, a second induction unit 286B, a transmission unit 88, and the like. The transmission unit 88 has the same configuration as the transmission unit 88 of the laser welding apparatus 1 (see FIG. 2 and the like) according to the first embodiment. Therefore, about the transmission part 88, the code | symbol same as the laser welding apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is attached | subjected, and detailed description is abbreviate | omitted.

レーザ光照射装置280は、レーザ光を発生させるとともに図4のように加工ヘッド82(出射部)からレーザ光を出射するように構成された装置であり、ビーム径が相対的に大きい第1レーザ光(スポット径が相対的に大きくなるレーザ光)と、ビーム径が相対的に第2小さいレーザ光(スポット径が相対的に小さくなるレーザ光)との、2種類のレーザ光を加工ヘッド82から照射可能とされている。   The laser beam irradiation device 280 is a device configured to generate laser beams and emit laser beams from the processing head 82 (emission unit) as shown in FIG. 4, and is a first laser having a relatively large beam diameter. Two types of laser light, that is, light (laser light having a relatively large spot diameter) and laser light having a second relatively small beam diameter (laser light having a relatively small spot diameter) are processed by the machining head 82. It is possible to irradiate from.

図7のように、レーザ光照射装置280は、ファイバレーザ発振器などからなる第1レーザ発振器284A及び第2レーザ発振器284Bを備える。第1レーザ発振器284A及び第2レーザ発振器284Bのいずれも、半導体レーザ発振器として構成され、レーザダイオードを発振させ、レーザ溶接に利用可能な所定波長のレーザ光を出力する。   As shown in FIG. 7, the laser beam irradiation device 280 includes a first laser oscillator 284A and a second laser oscillator 284B made of a fiber laser oscillator or the like. Each of the first laser oscillator 284A and the second laser oscillator 284B is configured as a semiconductor laser oscillator, oscillates a laser diode, and outputs laser light having a predetermined wavelength that can be used for laser welding.

第1誘導部286A及び第2誘導部286Bは、第1レーザ発振器284A及び第2レーザ発振器284Bから、各レーザ光を第1コア部89A及び第2誘導部286Bに導くように機能する。第2実施形態の例では、第1誘導部286A及び第2誘導部286Bは、ミラーやレンズなどの光学部品を備えてなる。具体的には、図8のように、第1誘導部286Aは、第1レーザ発振器284Aからのレーザ光を第1コア部89Aに入射させるように誘導する構成をなす。第2誘導部286Bは、第2レーザ発振器284Bからのレーザ光を第2コア部89Bに入射させるように誘導する構成をなす。この構成でも、伝送部88に入射したレーザ光が伝送部88によって加工ヘッド82に誘導され、加工ヘッド82から出射するようになっている。この例でも、第1コア部89Aを通って加工ヘッド82から出射されるレーザ光が、相対的に大きいスポット径となる第1レーザ光であり、第2コア部89Bを通って加工ヘッド82から出射されるレーザ光が、相対的に小さいスポット径となる第2レーザ光である。このレーザ光照射装置280では、第1レーザ光と第2レーザ光とを同時期に出射し得る構成となっている。   The first guiding unit 286A and the second guiding unit 286B function to guide each laser beam from the first laser oscillator 284A and the second laser oscillator 284B to the first core unit 89A and the second guiding unit 286B. In the example of the second embodiment, the first guiding portion 286A and the second guiding portion 286B include optical components such as a mirror and a lens. Specifically, as shown in FIG. 8, the first guiding unit 286A is configured to guide the laser beam from the first laser oscillator 284A to be incident on the first core unit 89A. The second guiding unit 286B is configured to guide the laser beam from the second laser oscillator 284B so as to enter the second core unit 89B. Even in this configuration, the laser light incident on the transmission unit 88 is guided to the processing head 82 by the transmission unit 88 and is emitted from the processing head 82. Also in this example, the laser light emitted from the processing head 82 through the first core portion 89A is the first laser light having a relatively large spot diameter, and passes from the processing head 82 through the second core portion 89B. The emitted laser light is the second laser light having a relatively small spot diameter. The laser beam irradiation device 280 has a configuration capable of emitting the first laser beam and the second laser beam at the same time.

2−2.レーザ溶接方法
次に、第2実施形態に係るレーザ溶接方法を説明する。
本実施形態に係るレーザ溶接方法においても、第1実施形態と同様の配置工程を行い、図1、図4と同様の配置で溶接対象物Wを配置する。この例でも、第1金属部材10の第1対向面10Bと第2金属部材20の第2対向面20Aとを対向させ、第1金属部材10を第2金属部材20上に載置しつつ重ねた状態で保持する。この例でも、板状に構成された両金属部(第1金属部材10を第2金属部材20)の板厚方向が重なり方向であり、重なり方向が鉛直上下方向となるように第1金属部材10及び第2金属部材20が配置され、図示しない保持部(載置テーブル等)によって保持される。
2-2. Laser Welding Method Next, a laser welding method according to the second embodiment will be described.
Also in the laser welding method according to the present embodiment, the same arrangement process as in the first embodiment is performed, and the welding object W is arranged in the same arrangement as in FIGS. Also in this example, the first opposing surface 10B of the first metal member 10 and the second opposing surface 20A of the second metal member 20 are opposed to each other, and the first metal member 10 is placed on the second metal member 20 and stacked. Hold in the state. Also in this example, the first metal member so that the plate thickness direction of both metal parts (the first metal member 10 and the second metal member 20) configured in a plate shape is the overlapping direction, and the overlapping direction is the vertical vertical direction. 10 and the 2nd metal member 20 are arrange | positioned, and are hold | maintained by the holding part (mounting table etc.) which is not shown in figure.

このような配置工程を行った後には、照射工程を行う。照射工程では、図4のように配置工程で配置された第1金属部材10の上面10A(厚さ方向において第1対向面10Bとは反対の面)に向けてレーザ光(具体的には、第1レーザ光及び第2レーザ光)を照射し、重なり方向において第1金属部材10から第2金属部材20まで及ぶ溶融部30を形成する。   After performing such an arrangement process, an irradiation process is performed. In the irradiation step, laser light (specifically, toward the upper surface 10A (surface opposite to the first facing surface 10B in the thickness direction) of the first metal member 10 arranged in the arrangement step as shown in FIG. (1st laser beam and 2nd laser beam) are irradiated, and the fusion | melting part 30 which extends from the 1st metal member 10 to the 2nd metal member 20 in an overlapping direction is formed.

照射工程では、図7で示すレーザ光照射装置280によって第1照射動作及び第2照射動作を行う。上述したように、レーザ光照射装置280は、相対的に大きいビーム径の第1レーザ光及び相対的に小さいビーム径の第2レーザ光を加工ヘッド82から照射し得るようになっている。そして、第1照射動作では、第1レーザ光を加工ヘッド82から所定の軸線Lに沿って照射し、溶接対象物Wの表面(照射面)に対し第1スポット径で第1レーザ光を入射させる。第2照射動作では、第2レーザ光を軸線Lに沿って加工ヘッド82から照射し、溶接対象物Wの表面(照射面)に対し第2スポット径で第2レーザ光を入射させる。   In the irradiation step, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed by the laser beam irradiation apparatus 280 shown in FIG. As described above, the laser beam irradiation device 280 can irradiate the processing head 82 with the first laser beam having a relatively large beam diameter and the second laser beam having a relatively small beam diameter. In the first irradiation operation, the first laser beam is irradiated from the machining head 82 along the predetermined axis L, and the first laser beam is incident on the surface (irradiation surface) of the welding target W with the first spot diameter. Let In the second irradiation operation, the second laser light is irradiated from the machining head 82 along the axis L, and the second laser light is incident on the surface (irradiation surface) of the welding target W with the second spot diameter.

図9(A)は、本実施形態に係るレーザ溶接方法に関し、第1金属部材10の上面10Aにおける各タイミングでのレーザ光照射領域を概念的に示しており、図9(B)は、第1照射動作のオンオフ期間、第2照射動作のオンオフ期間、第1レーザ光の出力、第2レーザ光の出力、をそれぞれ示している。図9(A)の例では、第1金属部材10の表面での第1レーザ光の照射範囲として、時間t1のときの範囲を符号S1aで示し、時間t3のときの範囲を符号S1bで示し、時間t4のときの範囲を符号S1cで示し、時間t7のときの範囲を符号S1dで示す。また、第1金属部材10の表面での第2レーザ光の照射範囲として、時間t2のときの範囲をS2aで示し、時間t5のときの範囲を符号S2bで示し、時間t6のときの範囲を符号S2cで示し。なお、範囲S1a,S1b,S2a,S2bは実線で示すが、それ以外の範囲は二点鎖線で示す。   FIG. 9 (A) relates to the laser welding method according to the present embodiment, conceptually showing a laser light irradiation region at each timing on the upper surface 10A of the first metal member 10, and FIG. The on / off period of the first irradiation operation, the on / off period of the second irradiation operation, the output of the first laser light, and the output of the second laser light are shown. In the example of FIG. 9A, as the irradiation range of the first laser beam on the surface of the first metal member 10, the range at time t1 is indicated by reference symbol S1a, and the range at time t3 is indicated by reference symbol S1b. The range at time t4 is indicated by reference symbol S1c, and the range at time t7 is indicated by reference symbol S1d. Further, as the irradiation range of the second laser light on the surface of the first metal member 10, the range at time t2 is indicated by S2a, the range at time t5 is indicated by symbol S2b, and the range at time t6 is indicated. Indicated by reference numeral S2c. The ranges S1a, S1b, S2a, and S2b are indicated by solid lines, but the other ranges are indicated by two-dot chain lines.

図9の例では、制御装置70の制御により、第1照射動作を行う期間Taが周期Tで周期的に設定され、第2照射動作を行う期間Tbも周期Tで周期的に設定される。具体的には、第1照射動作及び第2照射動作のうちの第1照射動作のみを行う第1期間Ta1と第2照射動作のみを行う第2期間Tb2とが交互に切り替えられ、第1期間Ta1が終了してから第2期間Tb2が開始するまでの第3期間Tb3、及び第2期間Tb2が終了してから次の第1期間Ta1が開始するまでの第4期間Tb4、のそれぞれにおいて、第1照射動作と第2照射動作とが並行して行われる。そして、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行う各期間Tb3,Tb4の少なくとも一部期間において、第2レーザ光の出力が第2期間Tb2のときの第2レーザ光の出力よりも小さく設定される。図9(B)の例では、期間Taの開始タイミングから、その期間Ta中に開始する期間Tbの終了タイミングまでが1つの単位照射工程の期間となっており、各々の単位照射工程の期間が、各々の次の単位照射工程の期間と重なっている。例えば、図9(B)において、時間t1から時間t5までが1つの単位照射工程の期間となっており、その次の単位照射工程の期間は、時間t4から開始するようになっているため、これらの期間は一部重なっている。図9の例では、先に行われる単位照射工程における第2照射動作の期間の一部と、直後に行われる単位照射工程における第1照射動作の期間の一部とを重複させながら、単位照射工程を繰り返すようになっている。   In the example of FIG. 9, the period Ta for performing the first irradiation operation is periodically set with the period T and the period Tb for performing the second irradiation operation is also periodically set with the period T under the control of the control device 70. Specifically, the first period Ta1 in which only the first irradiation operation of the first irradiation operation and the second irradiation operation is performed and the second period Tb2 in which only the second irradiation operation is performed are alternately switched, and the first period In each of the third period Tb3 from the end of Ta1 to the start of the second period Tb2, and the fourth period Tb4 from the end of the second period Tb2 to the start of the next first period Ta1. The first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel. Then, in at least a part of the periods Tb3 and Tb4 in which the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel, the output of the second laser beam is from the output of the second laser beam when the second laser beam is in the second period Tb2. Is also set small. In the example of FIG. 9B, the period from the start timing of the period Ta to the end timing of the period Tb that starts during the period Ta is one unit irradiation process period. , Which overlaps the period of each subsequent unit irradiation step. For example, in FIG. 9B, the period from time t1 to time t5 is one unit irradiation process period, and the subsequent unit irradiation process period starts from time t4. Some of these periods overlap. In the example of FIG. 9, unit irradiation is performed while overlapping a part of the period of the second irradiation operation in the unit irradiation process performed first and a part of the period of the first irradiation operation in the unit irradiation process performed immediately thereafter. The process is repeated.

本構成でも、制御装置70からレーザ光照射装置280に対して第1制御信号(第1照射動作を指示する信号)が周期Tで周期的に与えられ、レーザ光照射装置280は、周期Tで設定される各期間Taにおいて第1レーザ光を連続的に、又は周期Tよりも十分短い短周期で間欠的に照射する。この例でも、期間Taの長さ及び第1レーザ光の出力は、図6(A)のように第2金属部材20のうちの第2対向面20A近傍のみに第1溶融部31が形成される程度、又は第2金属部材20に第1溶融部31が形成されない程度に設定される。言い換えると、第1対向面10Bと第2対向面20Aとの間の隙間の大きさが減少するように、期間Taの長さ及び期間Taでの第1レーザ光の出力(所定のハイレベル)が設定される。そして、本構成でも、制御装置70の指示に応じて移動装置90が加工ヘッド82を「移動方向」に移動させる動作を行い、移動装置90がこのような移動動作を行っているときに、レーザ光照射装置280が上述の第1照射動作を周期的に行う。このような制御がなされるため、第1照射動作が行われる毎に、図4で示す上面10Aにおいて第1レーザ光の照射位置が「移動方向」に移動し、図6(A)のように、第1溶融部31が「移動方向」に沿うように順次形成される。   Also in this configuration, the control device 70 periodically applies a first control signal (a signal for instructing the first irradiation operation) to the laser light irradiation device 280 with a period T, and the laser light irradiation device 280 has a period T. In each set period Ta, the first laser beam is irradiated continuously or intermittently in a short cycle sufficiently shorter than the cycle T. Also in this example, the length of the period Ta and the output of the first laser beam are such that the first melting part 31 is formed only in the vicinity of the second facing surface 20A of the second metal member 20 as shown in FIG. To the extent that the first melted portion 31 is not formed on the second metal member 20. In other words, the length of the period Ta and the output of the first laser beam in the period Ta (predetermined high level) so that the size of the gap between the first facing surface 10B and the second facing surface 20A is reduced. Is set. Even in this configuration, the moving device 90 performs an operation of moving the machining head 82 in the “moving direction” in accordance with an instruction from the control device 70, and the laser is moved when the moving device 90 performs such a moving operation. The light irradiation device 280 periodically performs the first irradiation operation described above. Since such control is performed, each time the first irradiation operation is performed, the irradiation position of the first laser light moves in the “movement direction” on the upper surface 10A shown in FIG. 4, and as shown in FIG. The first melting part 31 is sequentially formed along the “movement direction”.

更に、制御装置70は、図9のように、周期的に設定される各期間Tb(各周期において第1照射動作が休止する各期間Tb2及びその前後の期間Tb3,Tb4)において、レーザ光照射装置80に対して第2制御信号(第2照射動作を指示する信号)を与える。レーザ光照射装置80は、この第2制御信号に応じて各期間Tbで第2照射動作を行う。   Further, as shown in FIG. 9, the control device 70 irradiates laser light in each period Tb that is set periodically (each period Tb2 in which the first irradiation operation pauses in each period and periods Tb3 and Tb4 before and after that). A second control signal (signal for instructing the second irradiation operation) is given to the device 80. The laser beam irradiation device 80 performs the second irradiation operation in each period Tb in accordance with the second control signal.

図9(A)の例でも、第1レーザ光のスポット径(第1スポット径)のほうが第2レーザ光のスポット径(第2スポット径)よりも大きくなっており、第1レーザ光の照射動作が継続し且つ加工ヘッド82が移動方向に移動しているときに第2照射動作が開始されて加工ヘッド82から第2レーザ光が照射されると、第2レーザ光は、直近の第1照射動作で形成された第1溶融部31(即ち、その第2照射動作の開始時点で継続している第1照射動作で形成された第1溶融部31)に照射され、第2レーザ光の照射位置はこの第1溶融部31の領域内で「移動方向」に移動することになる。例えば、時間t1に開始された第1照射動作の実行中に時間t2にて第2照射動作が開始されると、この第2照射動作の開始直後に照射される第2レーザ光は、実行中の第1照射動作で形成された第1溶融部31(範囲S1aから範囲S1bまで移動するまでの範囲)に照射されることになり、第2レーザ光の照射位置はこの第1溶融部31の領域内において範囲S2aから範囲S2bまで「移動方向」に沿って移動することになる。このように第2照射動作を行うことで、図6(B)のように第1金属部材10及び第2金属部材20に跨る第2溶融部32を「移動方向」に沿うように順次形成することができる。なお、本構成でも、第2溶融部32は、照射面における第1溶融部31の領域内に形成され、第1金属部材10及び第2金属部材20の厚さ方向(重なり方向)において第2金属部材20まで及ぶ溶融部である。   In the example of FIG. 9A as well, the spot diameter (first spot diameter) of the first laser light is larger than the spot diameter (second spot diameter) of the second laser light, and irradiation of the first laser light is performed. When the second irradiation operation is started when the operation continues and the processing head 82 is moving in the moving direction and the second laser light is irradiated from the processing head 82, the second laser light is emitted from the latest first laser beam. The first melting portion 31 formed by the irradiation operation (that is, the first melting portion 31 formed by the first irradiation operation continuing at the start time of the second irradiation operation) is irradiated, and the second laser light The irradiation position moves in the “movement direction” within the region of the first melting portion 31. For example, when the second irradiation operation is started at time t2 during execution of the first irradiation operation started at time t1, the second laser light irradiated immediately after the start of the second irradiation operation is being executed. The first melting portion 31 (range from the range S1a to the range S1b) formed by the first irradiation operation is irradiated, and the irradiation position of the second laser beam is the position of the first melting portion 31. In the region, the movement is made along the “movement direction” from the range S2a to the range S2b. Thus, by performing 2nd irradiation operation | movement, the 2nd fusion | melting part 32 straddling the 1st metal member 10 and the 2nd metal member 20 is formed in order so that a "movement direction" may be followed like FIG.6 (B). be able to. In this configuration as well, the second melting part 32 is formed in the region of the first melting part 31 on the irradiation surface, and is the second in the thickness direction (overlapping direction) of the first metal member 10 and the second metal member 20. It is a melting part extending to the metal member 20.

更に、図9(B)の例では、第3期間Tb3において第1照射動作と第2照射動作とを並行して行いつつ第2レーザ光の出力を第2期間Tb2のときの出力以下で次第に増大させるように第2照射動作を行っている。また、第4期間Tb4には、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行いつつ第2レーザ光の出力を第2期間Tb2のときの出力以下で次第に減少させるように第2照射動作を行っている。   Further, in the example of FIG. 9B, the output of the second laser light is gradually reduced below the output in the second period Tb2 while performing the first irradiation operation and the second irradiation operation in parallel in the third period Tb3. The second irradiation operation is performed so as to increase. Further, in the fourth period Tb4, the second irradiation is performed so that the output of the second laser light is gradually decreased below the output in the second period Tb2 while the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel. It is operating.

また、図9の例でも、各周期での第2レーザ光の照射範囲を、前の周期での第2レーザ光の照射範囲と部分的に重ならせるように第2照射動作を行っている。例えば、ある周期(時間t2から時間t5までの周期)において第2照射動作が終了する時点(時間t5)での第2レーザ光の照射領域(範囲S2b)と、その次の周期において第2照射動作が開始する時点(時間t6)での第2レーザ光の照射領域(範囲S2c)とが重なるようになっているため、第2照射動作を周期的に行っても、溶接対象物Wには第2溶融部32を移動方向に沿って連続的に形成することができる。   Also in the example of FIG. 9, the second irradiation operation is performed so that the irradiation range of the second laser light in each period partially overlaps the irradiation range of the second laser light in the previous period. . For example, the irradiation region (range S2b) of the second laser light at the time point (time t5) when the second irradiation operation ends in a certain cycle (cycle from time t2 to time t5), and the second irradiation in the next cycle. Since the irradiation region (range S2c) of the second laser light at the time point when the operation starts (time t6) is overlapped, the welding object W is not welded even if the second irradiation operation is performed periodically. The 2nd fusion | melting part 32 can be formed continuously along a moving direction.

2−3.作用・効果
本実施形態に係るレーザ溶接方法では、照射工程において、第1照射動作及び第2照射動作のうちの第1照射動作のみを行う第1期間Ta1と第2照射動作のみを行う第2期間Ta2とを交互に行い、第1期間Ta1が終了してから第2期間Ta2が開始されるまでの第3期間Ta3、及び第2期間Ta2が終了してから第1期間Ta1が開始されるまでの第4期間Ta4に、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行う。このようにすれば、一部の期間(第3期間Tb3及び第4期間Tb4)において第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うことができるため、第1照射動作及び第2照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムの増加をより一層抑えることができる。
2-3. Action / Effect In the laser welding method according to the present embodiment, in the irradiation step, the first period Ta1 in which only the first irradiation operation among the first irradiation operation and the second irradiation operation is performed and the second irradiation operation only in the second period are performed. The period Ta2 is alternately performed, and the first period Ta1 is started after the third period Ta3 from the end of the first period Ta1 to the start of the second period Ta2 and the end of the second period Ta2. The first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel during the fourth period Ta4. In this way, since the first irradiation operation and the second irradiation operation can be performed in parallel during a part of the period (the third period Tb3 and the fourth period Tb4), the first irradiation operation and the second irradiation are performed. The execution cycle of the operation can be easily shortened, and the increase in tact time can be further suppressed.

更に、照射工程では、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行う期間(第3期間Tb3及び第4期間Tb4)の少なくとも一部期間において、第2レーザ光の出力を第2期間のときの第2レーザ光の出力よりも小さくしている。このようにすれば、第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うことを可能としつつ、第1レーザ光と第2レーザ光とが同時期に照射されることに起因する過度な溶融を抑えることができる。   Further, in the irradiation step, the output of the second laser light is changed to the second period in at least a part of the period (the third period Tb3 and the fourth period Tb4) in which the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel. It is made smaller than the output of the 2nd laser beam at this time. In this way, the first irradiation operation and the second irradiation operation can be performed in parallel, and the first laser beam and the second laser beam are excessively emitted due to irradiation at the same time. Melting can be suppressed.

また、照射工程では、第3期間Tb3及び第4期間Tb4のいずれにおいても第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うようにしているため、第1照射動作及び第2照射動作の実行周期をより短くしやすくなり、タクトタイムをより一層抑えることができる。しかも、第3期間Tb3では、第2レーザ光の出力を次第に増大させ、第4期間Tb4では、第2レーザ光の出力を次第に減少させるため、第3期間Tb3において時期が早いほど、或いは第4期間Tb4において時期が遅いほど出力が抑えられる。第3期間Tb3は時期が早いほど第1照射動作に起因する熱影響が懸念され、第4期間Tb4は時期が遅いほど第1照射動作に起因する熱影響が懸念されるため、上記方法によれば熱影響の緩和効果を一層高めることができる。   In the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel in both the third period Tb3 and the fourth period Tb4. It becomes easier to shorten the execution cycle, and the tact time can be further suppressed. In addition, in the third period Tb3, the output of the second laser beam is gradually increased, and in the fourth period Tb4, the output of the second laser beam is gradually decreased. In the period Tb4, the output is suppressed as the time is later. In the third period Tb3, the earlier the timing, the greater the concern about the thermal effect due to the first irradiation operation, and the fourth period Tb4, the slower the timing, the greater the concern about the thermal effect due to the first irradiation operation. If this is done, the effect of mitigating thermal effects can be further enhanced.

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わせてもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Further, various features of the above-described embodiments and the embodiments described below may be combined in any way as long as they are not inconsistent.

第2実施形態に係るレーザ溶接方法では、第3期間Tb3及び第4期間Tb4のいずれの期間にも第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うようにしているが、第3期間Tb3及び第4期間Tb4のうちのいずれか一方の期間にのみ第1照射動作と第2照射動作とを並行して行うようにしてもよい。   In the laser welding method according to the second embodiment, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel in both the third period Tb3 and the fourth period Tb4. The first irradiation operation and the second irradiation operation may be performed in parallel only in one of the periods Tb3 and the fourth period Tb4.

上述した実施形態では、第1溶融部31において各周期での第2レーザ光の照射範囲と前の周期での第2レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるようにしているが、この例に限定されない。例えば、図10の例では、照射工程において、第1照射動作と第2照射動作とを周期的に行い、第2レーザ光を周期Tで周期的に照射するようになっており、照射工程では、先に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲と直後に行われる単位照射工程での第2レーザ光の照射範囲とを離間させるように第2照射動作を行うようになっている。図10は、図5の一部を変更した例を概念的に示しており、第1金属部材10の上面10Aにおける各タイミングでのレーザ光照射領域を概念的に示すとともに、第1照射動作のオンオフ期間、第2照射動作のオンオフ期間を概念的に示している。なお、この例では、第1金属部材10の表面での第1レーザ光の照射範囲として、時間t1のときの範囲を符号S1aで示し、時間t2のときの範囲を符号S1bで示し、時間t4のときの範囲を符号S1cで示し、時間t5のときの範囲を符号S1dで示す。また、第1金属部材10の表面での第2レーザ光の照射範囲として、時間t2のときの範囲をS2aで示し、時間t3のときの範囲を符号S2bで示し、時間t5のときの範囲を符号S2cで示し、時間t6のときの範囲を符号S2dで示している。図10の例では、ある周期では時間t2から時間t3までの間に第2照射動作が行われ、そのときの第2レーザ光の照射範囲が範囲S2aから範囲S2bまでの範囲となっている。そして、その次の周期では、時間t5から時間t6までの間に第2照射動作が行われ、そのときの第2レーザ光の照射範囲が範囲S2cから範囲S2dまでの範囲となっている。そして、先の周期での照射範囲(範囲S2aから範囲S2b)と後の周期での照射範囲(範囲S2cから範囲S2d)とが重ならないように第2照射動作を行うようにしている。このように、各周期での第2レーザ光の照射範囲を、前の周期での第2レーザ光の照射範囲から離間させれば、第2照射動作が行われる時間をより短くしつつ、第2溶融部をより広い範囲にわたって形成しやすくなる。   In the above-described embodiment, in the first melting part 31, the irradiation range of the second laser light in each cycle and the irradiation range of the second laser light in the previous cycle are partially overlapped. It is not limited to this example. For example, in the example of FIG. 10, in the irradiation process, the first irradiation operation and the second irradiation operation are periodically performed, and the second laser light is periodically irradiated with the period T. The second irradiation operation is performed so as to separate the irradiation range of the second laser light in the unit irradiation step performed first and the irradiation range of the second laser light in the unit irradiation step performed immediately thereafter. Yes. FIG. 10 conceptually shows an example in which a part of FIG. 5 is changed, and conceptually shows the laser light irradiation region at each timing on the upper surface 10A of the first metal member 10, and also shows the first irradiation operation. An on / off period and an on / off period of the second irradiation operation are conceptually shown. In this example, as the irradiation range of the first laser beam on the surface of the first metal member 10, the range at time t1 is indicated by reference symbol S1a, the range at time t2 is indicated by reference symbol S1b, and time t4 The range at time t is indicated by symbol S1c, and the range at time t5 is indicated by symbol S1d. Further, as the irradiation range of the second laser light on the surface of the first metal member 10, the range at time t2 is indicated by S2a, the range at time t3 is indicated by reference sign S2b, and the range at time t5 is indicated. The range at time t6 is indicated by reference numeral S2c, and the range at time t6 is indicated by reference numeral S2d. In the example of FIG. 10, the second irradiation operation is performed between time t2 and time t3 in a certain cycle, and the irradiation range of the second laser light at that time is in the range from range S2a to range S2b. In the next cycle, the second irradiation operation is performed between time t5 and time t6, and the irradiation range of the second laser light at that time is in the range from range S2c to range S2d. The second irradiation operation is performed so that the irradiation range in the previous cycle (range S2a to range S2b) and the irradiation range in the subsequent cycle (range S2c to range S2d) do not overlap. As described above, if the irradiation range of the second laser light in each cycle is separated from the irradiation range of the second laser light in the previous cycle, the time during which the second irradiation operation is performed is further shortened. 2 It becomes easy to form a melted part over a wider range.

上述した実施形態では、第1金属部材10及び第2金属部材20がいずれも平坦な金属板によって構成された例を示したが、この例に限定されない。例えば、第1金属部材及び第2金属部材が湾曲した金属板であってもよい。或いは、第2金属部材が筒状に構成され、第1金属部材が筒状の金属部の外周面上に重ねられるような湾曲した金属板として構成されていてもよく、第2金属部材が筒状に構成され、第1金属部材が第2金属部材の外側に嵌合する筒状に構成されていてもよい。いずれの場合でも、第1金属部材と第2金属部材との重なり部分に対して上述の方法でレーザ溶接を行えばよい。   In the above-described embodiment, the example in which both the first metal member 10 and the second metal member 20 are configured by flat metal plates has been described, but the present invention is not limited to this example. For example, the curved metal plate may be sufficient as the 1st metal member and the 2nd metal member. Alternatively, the second metal member may be configured as a cylindrical shape, and the first metal member may be configured as a curved metal plate that is stacked on the outer peripheral surface of the cylindrical metal portion. The first metal member may be configured in a cylindrical shape that fits outside the second metal member. In any case, laser welding may be performed by the above-described method on the overlapping portion of the first metal member and the second metal member.

上述した実施形態では、移動方向が直線方向である例を示したが、移動方向は湾曲した向きであってもよい。   In the embodiment described above, an example in which the moving direction is a linear direction has been described, but the moving direction may be a curved direction.

上述した実施形態では、第1レーザ光及び第2レーザ光のスポット形状(レーザ光を当該レーザ光と直交する切断面で切断したときのレーザ光の外縁形状)が円形である例を示したが、四角形状などの多角形上であってもよく、楕円形状などの他の形状であってもよい。   In the above-described embodiment, an example is shown in which the spot shapes of the first laser beam and the second laser beam (the outer edge shape of the laser beam when the laser beam is cut at a cutting plane orthogonal to the laser beam) are circular. It may be on a polygon such as a quadrangle, or may be another shape such as an ellipse.

10…第1金属部材
10A…上面
10B…第1対向面
20…第2金属部材
20A…第2対向面
30…溶融部
31…第1溶融部
32…第2溶融部
80,280…レーザ光照射装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st metal member 10A ... Upper surface 10B ... 1st opposing surface 20 ... 2nd metal member 20A ... 2nd opposing surface 30 ... Melting part 31 ... 1st melting part 32 ... 2nd melting part 80,280 ... Laser beam irradiation apparatus

Claims (8)

第1金属部材の第1対向面と第2金属部材の第2対向面とを対向させ、前記第1金属部材を前記第2金属部材に重ねた状態で配置する配置工程と、
前記配置工程で配置された前記第1金属部材の前記第1対向面とは反対の上面に向けてレーザ光を照射することで、前記第1金属部材と前記第2金属部材との重なり方向において前記第1金属部材から前記第2金属部材まで及ぶ溶融部を形成する照射工程と、
を有するレーザ溶接方法であって、
前記照射工程は、
前記上面に対して第1レーザ光を照射することにより、前記重なり方向において前記第1金属部材の全体に及ぶ第1溶融部を形成する第1照射動作と、
前記第1照射動作で形成された前記第1溶融部の領域内に対して、第2レーザ光を前記第1レーザ光よりも小さいスポット径で照射しつつ前記第2レーザ光の照射位置を所定の移動方向に移動させることにより、前記重なり方向において前記第2金属部材まで及ぶ第2溶融部を前記移動方向に沿うように形成する第2照射動作と、
からなる単位照射工程を繰返し行うものであり、
前記単位照射工程を、先に行われる前記単位照射工程における前記第1照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第1照射動作を開始するように、且つ、先に行われる前記単位照射工程における前記第2照射動作が終了した後に直後に行われる前記単位照射工程における前記第2照射動作を開始するように繰り返すと共に、先に行われる前記単位照射工程における前記第1レーザ光の照射位置と直後に行われる前記単位照射工程における前記第1レーザ光の照射位置とを前記移動方向に沿ってずらすことにより、前記単位照射工程によって形成される溶融部を前記移動方向に沿って順次形成する
レーザ溶接方法。
An arrangement step of arranging a first opposing surface of the first metal member and a second opposing surface of the second metal member facing each other and placing the first metal member on the second metal member;
In the overlapping direction of the first metal member and the second metal member by irradiating laser light toward the upper surface opposite to the first opposing surface of the first metal member arranged in the arrangement step An irradiation step of forming a melted portion extending from the first metal member to the second metal member;
A laser welding method comprising:
The irradiation step includes
Irradiating a first laser beam on the upper surface, thereby forming a first irradiation operation that forms a first molten portion that covers the entire first metal member in the overlapping direction;
The irradiation position of the second laser beam is predetermined while irradiating the second laser beam with a spot diameter smaller than that of the first laser beam in the region of the first melted part formed by the first irradiation operation. A second irradiation operation for forming the second molten portion extending to the second metal member in the overlapping direction so as to follow the moving direction by moving in the moving direction of
A unit irradiation process consisting of:
The unit irradiation step is performed first so as to start the first irradiation operation in the unit irradiation step performed immediately after the first irradiation operation in the unit irradiation step performed first is completed. The first laser beam in the unit irradiation step that is repeated first is repeated so as to start the second irradiation operation in the unit irradiation step that is performed immediately after the second irradiation operation in the unit irradiation step is completed. By shifting the irradiation position of the first laser beam in the unit irradiation step performed immediately after the irradiation position along the moving direction, the melting portion formed by the unit irradiation step is moved along the moving direction. Laser welding method of forming sequentially.
前記照射工程では、前記第1照射動作と前記第2照射動作とを同一のレーザ光照射装置によって行う
請求項1に記載のレーザ溶接方法。
The laser welding method according to claim 1, wherein in the irradiation step, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed by the same laser beam irradiation apparatus.
前記照射工程では、前記第1照射動作と前記第2照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる前記単位照射工程での前記第2レーザ光の照射範囲と直後に行われる前記単位照射工程での前記第2レーザ光の照射範囲とを部分的に重ならせるように前記第2照射動作を行う
請求項1又は請求項2に記載のレーザ溶接方法。
In the irradiation step, the first irradiation operation and the second irradiation operation are periodically performed, and the unit irradiation performed immediately after the irradiation range of the second laser light in the unit irradiation step performed first. 3. The laser welding method according to claim 1, wherein the second irradiation operation is performed so as to partially overlap an irradiation range of the second laser light in a process.
前記照射工程では、前記第1照射動作と前記第2照射動作とを周期的に行うとともに、先に行われる前記単位照射工程での前記第2レーザ光の照射範囲と直後に行われる前記単位照射工程での前記第2レーザ光の照射範囲とを離間させるように前記第2照射動作を行う
請求項1又は請求項2に記載のレーザ溶接方法。
In the irradiation step, the first irradiation operation and the second irradiation operation are periodically performed, and the unit irradiation performed immediately after the irradiation range of the second laser light in the unit irradiation step performed first. 3. The laser welding method according to claim 1, wherein the second irradiation operation is performed so as to separate the irradiation range of the second laser light in a step.
前記照射工程では、前記第1照射動作の終了時に前記第2照射動作を開始し、前記第2照射動作の終了時に前記第1照射動作を開始するように、前記第1照射動作と前記第2照射動作とを交互に切り替える
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のレーザ溶接方法。
In the irradiation step, the second irradiation operation is started at the end of the first irradiation operation, and the first irradiation operation and the second irradiation operation are started at the end of the second irradiation operation. The laser welding method according to any one of claims 1 to 4, wherein the irradiation operation is switched alternately.
前記照射工程では、前記第1照射動作及び前記第2照射動作のうちの前記第1照射動作のみを行う第1期間と前記第2照射動作のみを行う第2期間とを交互に行い、前記第1期間が終了してから前記第2期間が開始されるまでの第3期間、又は前記第2期間が終了してから前記第1期間が開始されるまでの第4期間、の少なくともいずれかの期間に前記第1照射動作と前記第2照射動作とを並行して行う
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のレーザ溶接方法。
In the irradiation step, a first period in which only the first irradiation operation of the first irradiation operation and the second irradiation operation is performed and a second period in which only the second irradiation operation is performed are alternately performed, At least one of a third period from the end of one period to the start of the second period, or a fourth period from the end of the second period to the start of the first period The laser welding method according to any one of claims 1 to 4, wherein the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel during a period.
前記照射工程では、前記第1照射動作と前記第2照射動作とを並行して行う期間の少なくとも一部期間において、前記第2レーザ光の出力を前記第2期間のときの前記第2レーザ光の出力よりも小さくする。
請求項6に記載のレーザ溶接方法。
In the irradiation step, the output of the second laser beam is the second laser beam during the second period in at least a part of the period in which the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel. Smaller than the output of.
The laser welding method according to claim 6.
前記照射工程では、
前記第3期間において前記第1照射動作と前記第2照射動作とを並行して行うとともに前記第2レーザ光の出力を前記第2期間のときの出力以下で次第に増大させるように前記第2照射動作を行い、
前記第4期間において、前記第1照射動作と前記第2照射動作とを並行して行うとともに、前記第2レーザ光の出力を前記第2期間のときの出力以下で次第に減少させるように前記第2照射動作を行う
請求項7に記載のレーザ溶接方法。
In the irradiation step,
In the third period, the second irradiation is performed so that the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel and the output of the second laser light is gradually increased below the output in the second period. Perform the action
In the fourth period, the first irradiation operation and the second irradiation operation are performed in parallel, and the output of the second laser light is gradually decreased below the output in the second period. The laser welding method according to claim 7, wherein two irradiation operations are performed.
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