JP2024052264A - レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、改善された新規なレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を得る。【解決手段】レーザ溶接方法は、例えば、それぞれ第一方向の端部を有し当該端部が第一方向と交差した方向に隣り合った複数の部材の当該端部同士をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、レーザ光の照射によって形成された溶融池であって複数の部材の端部間で掛け渡された溶融池を形成する第一工程と、複数の部材の端部間で掛け渡された溶融池を固化する第二工程と、を備え、レーザ光は、それぞれ端部の表面上にスポットを形成する複数の第一レーザ光と、当該第一レーザ光とは異なる波長の第二レーザ光と、を含む。また、第一工程は、レーザ光の照射により複数の部材のうち少なくとも二つの部材の端部のそれぞれに溶融池を形成する工程と、少なくとも二つの部材の端部のそれぞれに形成された溶融池を一体化する工程と、を含んでもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置に関する。

従来、平角線のような複数の金属部材をレーザ溶接する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１８－０３０１５５号公報

この種の溶接においてスパッタが生じると、例えば、溶接金属内にボイドが発生したり、周囲に残渣が付着したり、当該残渣によって周囲に不要な電気回路が形成されたりといった問題が生じる虞がある。

また、溶接部内にブローホールが残存した場合、所要の接合強度が得られ難くなったり、電気抵抗が増大したりといった問題が生じる虞がある。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、スパッタやブローホールの発生を抑制することを可能とするような、改善された新規なレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を得ること、である。

本発明のレーザ溶接方法は、例えば、それぞれ第一方向の端部を有し当該端部が前記第一方向と交差した方向に隣り合った複数の部材の当該端部同士をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、レーザ光の照射によって形成された溶融池であって前記複数の部材の前記端部間で掛け渡された溶融池を形成する第一工程と、前記複数の部材の前記端部間で掛け渡された溶融池を固化する第二工程と、を備え、前記レーザ光は、それぞれ前記端部の表面上にスポットを形成する複数の第一レーザ光と、当該第一レーザ光とは異なる波長の第二レーザ光と、を含む。

前記レーザ溶接方法では、前記第一工程は、レーザ光の照射により前記複数の部材のうち少なくとも二つの部材の前記端部のそれぞれに溶融池を形成する工程と、前記少なくとも二つの部材の前記端部のそれぞれに形成された前記溶融池を一体化する工程と、を含んでもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一工程は、レーザ光の照射により前記複数の部材のうち少なくとも一つの部材の前記端部に溶融池を形成する工程と、前記少なくとも一つの部材の端部に形成された前記溶融池を他の部材の端部に拡張する工程と、を含んでもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一工程において、前記レーザ光を走査しながら照射してもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一工程において、前記レーザ光を前記端部のそれぞれにおいて複数回走査してもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一レーザ光の波長は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下であり、前記第二レーザ光の波長は、６００［ｎｍ］以下であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第二レーザ光の波長は、４００［ｎｍ］以上かつ５００［ｎｍ］以下であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一レーザ光は、前記端部の表面上に三つ以上のスポットを形成してもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一レーザ光の複数のスポットは、第一スポットと、当該第一スポットとずれるとともに当該第一スポットとは反対側が凸となるように屈曲または湾曲した形状に並べて配置された複数の第二スポットと、を含んでもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一スポットのパワー密度は、前記第二スポットのパワー密度より高くてもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一スポットは、前記第二レーザ光とともにまたは前記第二レーザ光によらず前記端部にキーホールを形成可能な一つのスポットまたはスポット群を含んでもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第二スポットは、前記第二レーザ光とともにまたは前記第二レーザ光によらず前記端部をキーホールを形成せずに溶融可能なスポット群を含んでもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一レーザ光の複数のスポットは、前記第一レーザ光がビームシェイパによって分岐されたレーザ光によって形成されてもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記ビームシェイパは、回折光学素子であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記複数の部材は、銅系材料またはアルミニウム系材料であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記部材は、線材、棒材、または板材であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記部材は、平角線であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記部材は、丸線であってもよい。

本発明のレーザ溶接装置は、例えば、第一レーザ光を出力する第一レーザ装置と、前記第一レーザ光とは異なる波長の第二レーザ光を出力する第二レーザ装置と、前記第一レーザ光を分岐し当該分岐された第一レーザ光および前記第二レーザ光を含むレーザ光を出力する光学ヘッドと、を備え、レーザ光の照射により、それぞれ第一方向の端部を有し当該端部が前記第一方向と交差した方向に隣り合った複数の部材の当該端部上に、当該端部同士で掛け渡された溶接部を形成することにより、前記複数の部材を溶接する。

本発明によれば、改善された新規なレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を得ることができる。

図１は、第１実施形態のレーザ溶接装置の例示的な概略構成図である。 図２は、実施形態のレーザ溶接装置に含まれる回折光学素子の原理の概念を示す説明図である。 図３は、照射するレーザ光の波長に対する金属の光の吸収率を示すグラフである。 図４は、実施形態のレーザ溶接方法の手順を示す例示的なフローチャートである。 図５は、実施形態のレーザ溶接方法において複数の部材の端部間で掛け渡される溶融池を形成する手順の一例を示す例示的かつ模式的な側面図である。 図６は、実施形態のレーザ溶接方法において複数の部材の端部間で掛け渡される溶融池を形成する手順の別の一例を示す例示的かつ模式的な側面図である。 図７は、実施形態のレーザ溶接方法における端部上の走査経路の一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図８は、実施形態のレーザ溶接方法における端部上の走査経路の別の一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図９は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１０は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１１は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１２は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１３は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１４は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１５は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１６は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１７は、実施形態のレーザ溶接装置によって加工対象の表面上に形成されるレーザ光のスポットの一例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図１８は、第２実施形態のレーザ溶接装置の例示的な概略構成図である。 図１９は、第３実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な側面図である。 図２０は、第３実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。 図２１は、第４実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。 図２２は、第５実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。 図２３は、第６実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。 図２４は、第７実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。 図２５は、第８実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。 図２６は、第９実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。 図２７は、第１０実施形態の加工対象の例示的かつ模式的な平面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、当該構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表している。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに直交している。Ｚ方向は、加工対象の表面の法線方向である。

また、以下の複数の実施形態は、同様の構成要素を含んでいる。各実施形態によれば、同様の構成要素に基づく同様の効果が得られる。以下では、同様の構成要素および同様の効果についての重複する説明は、省略される場合がある。

また、本明細書において、序数は、方向や、工程、レーザ光、スポット、装置等を区別するために便宜上付与されており、優先度や、順番、個数等を限定するものではない。

［第１実施形態］
［レーザ溶接装置の構成］
図１は、実施形態のレーザ溶接装置１００Ａ（１００）の概略構成図である。図１に示されるように、レーザ溶接装置１００は、レーザ装置１１１と、レーザ装置１１２と、光学ヘッド１２０と、光ファイバ１３０と、を備えている。レーザ溶接装置１００は、レーザ光Ｌの照射により加工対象１をレーザ溶接することができる。

レーザ装置１１１，１１２は、それぞれ、レーザ発振器を有しており、例えば、数ｋＷのパワーのレーザ光を出力できるよう構成されている。レーザ装置１１１，１１２は、それぞれ、４００［ｎｍ］以上１２００［ｎｍ］以下の波長のレーザ光を出力する。レーザ装置１１１，１１２は、内部に、例えば、ファイバレーザや、半導体レーザ（素子）、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザのような、レーザ光源を有している。また、レーザ装置１１１，１１２は、複数の光源の出力の合計として、数ｋＷのパワーのマルチモードのレーザ光を出力できるよう構成されてもよい。レーザ装置１１１は、第一レーザ光を出力し、レーザ装置１１２は、第二レーザ光を出力する。

光ファイバ１３０は、レーザ装置１１１，１１２と光学ヘッド１２０とを光学的に接続している。光ファイバ１３０は、それぞれ、レーザ装置１１１，１１２から出力されたレーザ光を光学ヘッド１２０に導く。

光学ヘッド１２０は、レーザ装置１１１，１１２からのレーザ光を、加工対象１に照射する光学装置である。光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１と、集光レンズ１２２と、ミラー１２３と、フィルタ１２４と、回折光学素子１２５（以下、単にＤＯＥ（diffractive optical element）と称する）と、ガルバノスキャナ１２６と、を備えている。コリメートレンズ１２１、集光レンズ１２２、ミラー１２３、フィルタ１２４、ＤＯＥ１２５、およびガルバノスキャナ１２６は、光学部品とも称される。

コリメートレンズ１２１（１２１－１，１２１－２）は、それぞれ、光ファイバ１３０を介して入力されたレーザ光をコリメートする。コリメートされたレーザ光は、平行光になる。

ミラー１２３は、コリメートレンズ１２１－１で平行光となった第一レーザ光を反射し、ガルバノスキャナ１２６へ向かわせる。

フィルタ１２４は、第一レーザ光を透過し、かつ第二レーザ光を透過せずに反射するハイパスフィルタである。ミラー１２３からの第一レーザ光は、フィルタ１２４を透過し、ガルバノスキャナ１２６へ向かう。他方、コリメートレンズ１２１－２からの第二レーザ光は、フィルタ１２４で反射され、ガルバノスキャナ１２６へ向かう。

図２は、ＤＯＥ１２５の原理の概念を示す説明図である。図２に概念的に例示されるよう、ＤＯＥ１２５は、例えば、周期の異なる複数の回折格子１２５ａが重ね合わせられた構成を備えている。ＤＯＥ１２５は、平行光を、各回折格子１２５ａの影響を受けた方向に曲げたり、重ね合わせたりすることにより、ビーム形状を成形することができる。ＤＯＥ１２５は、入力された第一レーザ光を複数の第一レーザ光に分岐して出力する。ＤＯＥ１２５は、ビームシェイパの一例である。なお、光学ヘッド１２０は、第二レーザ光を分岐するＤＯＥ１２５を有してもよい。

ガルバノスキャナ１２６は、複数のミラー１２６ａ，１２６ｂを有している。複数のミラー１２６ａ，１２６ｂの角度を変更することで、光学ヘッド１２０からのレーザ光Ｌの出力方向を切り替え、これにより、加工対象１の表面１ａ上でレーザ光Ｌの照射位置を変更することができる。ミラー１２６ａ，１２６ｂの角度は、それぞれ、例えば制御装置によって制御されたモータ（いずれも不図示）によって変更される。光学ヘッド１２０は、レーザ光Ｌを照射しながら、レーザ光Ｌの出力方向を変更することにより、加工対象１の表面１ａ上で、レーザ光Ｌを相対的に走査することができる。

集光レンズ１２２は、ガルバノスキャナ１２６によって照射された平行光としてのレーザ光を集光し、レーザ光Ｌ（出力光）として、加工対象１へ照射する。加工対象１の表面１ａには、集光レンズ１２２を経由したレーザ光Ｌのスポットが形成される。集光レンズ１２２すなわち光学ヘッド１２０から出力されるレーザ光Ｌには、第一レーザ光と第二レーザ光とが含まれる。

図１に示されるように、加工対象１Ａ（１）は、複数の金属部材１１，１２を有している。金属部材１１，１２は、それらのＺ方向の端部１１ａ，１２ａが、Ｚ方向と交差した方向、図１の例ではＸ方向に、略並びかつ隣り合った状態で、セットされる。レーザ溶接装置１００は、レーザ光Ｌを端部１１ａ，１２ａに照射して当該端部１１ａ，１２ａ同士を溶接する。金属部材１１，１２は、例えば、導電性を有した材料で作られており、例えば、導線（線材）としての平角線であるが、これには限定されない。また、図１の例では、加工対象１は、二つの金属部材１１，１２を含んでいるが、金属部材の数は、これには限定されず、３以上であってもよい。金属部材１１，１２は、部材の一例である。

加工対象１の端部１１ａ，１２ａのＺ方向の端面は、表面１ａと称する。表面１ａは、略Ｚ方向を向き、Ｚ方向と交差して広がっている。

金属部材１１，１２は、例えば、純アルミニウムや、アルミニウム合金のようなアルミニウム系金属材料や、無酸素銅や銅合金のような銅系金属材料で作られてもよいし、これら以外の金属材料で作られてもよい。また、金属部材１１，１２、および当該金属部材１１，１２を接合する溶接部３０（図５，６等参照）は、導体であってもよい。この場合、溶接部３０は、金属部材１１と金属部材１２とを、電気的に接続する。溶接部３０によって複数の金属部材１１，１２が一体化された加工対象１は、金属接合体や、溶接構造とも称されうる。

［波長と光の吸収率］
ここで、金属材料の光の吸収率について説明する。図３は、照射するレーザ光Ｌの波長に対する各金属材料の光の吸収率を示すグラフである。図３のグラフの横軸は波長であり、縦軸は吸収率である。図３には、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、およびチタン（Ｔｉ）について、波長と吸収率との関係が示されている。

材料によって特性が異なるものの、図３に示されている各金属に関しては、赤外線（ＩＲ）のレーザ光を用いるよりも、より波長の短い青や緑のレーザ光を用いた方が、光エネルギの吸収率がより高いことが理解できる。

加工対象１に対して、比較的吸収率の低い、比較的波長の長いレーザ光が照射された場合、当該加工対象１において光エネルギが反射されるため、加工対象１に熱としての影響を及ぼし難くなる。そのため、十分な深さの溶融領域を得るには比較的高いパワー密度を与える必要がある。その場合、ビーム中心部は急激にエネルギが投入されることで、昇華が生じ、キーホールが形成される。しかし、高いパワー密度のレーザ光の照射は、溶融池の不安定化を招き、スパッタやボイドの要因となる虞がある。

他方、加工対象１に対して、比較的吸収率の高い、比較的波長の短いレーザ光が照射された場合、投入される光エネルギの多くが加工対象１に吸収され、熱エネルギが得られやすい。すなわち、キーホールの形成を伴わず、熱伝導型の溶融となり、溶融池は安定化しやすい。

そこで、本実施形態では、光学ヘッド１２０から波長の異なる二つのレーザ光（第一レーザ光および第二レーザ光）を含むレーザ光Ｌを出力し、当該レーザ光Ｌを加工対象１の表面１ａに照射することにより、金属部材１１，１２を溶接する。

レーザ装置１１１（図１参照）は、第二レーザ光よりも波長が長い第一レーザ光として、例えば、８００［ｎｍ］以上１２００［ｎｍ］以下の波長のレーザ光を出力する。レーザ装置１１１は、レーザ光源として、例えば、ファイバレーザや半導体レーザ（素子）等を有する。

また、レーザ装置１１２は、第一レーザ光よりも波長が短い第二レーザ光として、例えば、６００［ｎｍ］以下の波長のレーザ光を出力する。レーザ装置１１２は、レーザ光源として、例えば、半導体レーザ（素子）を有する。また、レーザ装置１１２は、吸収率がより高い４００［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光を出力するのがより好ましい。

［レーザ溶接方法］
図４は、レーザ溶接装置１００による加工対象１のレーザ溶接の手順の一例を示すフローチャートである。まずは、不図示の治具等を用いて、金属部材１１，１２が一体的に保持された加工対象１が、当該加工対象１の表面１ａにレーザ光Ｌを照射可能な状態に、不図示の支持部材にセットされる（Ｓ１０１）。上述したように、本実施形態では、Ｓ１０１において、金属部材１１，１２は、端部１１ａ，１２ａがＺ方向と交差した方向に略並びかつ隣り合った状態にセットされる。

次に、レーザ溶接装置１００の光学ヘッド１２０から、表面１ａに、レーザ光Ｌが相対的に走査されながら照射される。これにより、加工対象１が部分的に溶融し、溶融池２０（図５，６等参照）が形成される（Ｓ１０２）。本実施形態では、Ｓ１０２において、溶融池２０は、Ｓ１０２の後段では端部１１ａ，１２ａ間で掛け渡された状態に形成される。Ｓ１０２は、第一工程の一例である。

次に、当該レーザ光Ｌの照射によって形成された溶融池２０が自然にあるいは強制的に冷却され固化することにより、金属部材１１と金属部材１２とを接合した溶接部３０（図５，６等参照）が形成される（Ｓ１０３）。上述したように、溶融池２０は、Ｓ１０２の後段では、端部１１ａ，１２ａ間で掛け渡された状態に形成されている。また、溶接部３０は、溶融池２０が固化したものである。したがって、溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａ間で掛け渡された状態に形成される。金属部材１１，１２間で掛け渡された溶融池２０は、架設溶融池とも称され、金属部材１１，１２間で掛け渡された溶接部３０は、架設溶接部とも称されうる。Ｓ１０３は、第二工程の一例である。

［溶融池の形成方法（１）］
図５は、Ｓ１０２における溶融池の形成方法の一例を示す側面図である。図５に示されるように、二つの金属部材１１，１２の端部１１ａ，１２ａは、Ｘ方向に略並ぶとともに隣り合っている。また、端部１１ａ，１２ａの間には隙間ｇがあり、互いに面した端縁１１ａ１，１２ａ１同士は僅かに離れている。ただし、隙間ｇの大きさには、個体差がある。したがって、例えば、隙間ｇが無く（ｇ＝０）金属部材１１，１２が互いに接している場合もある。

図５の例では、まずは、複数の金属部材１１，１２の端部１１ａ，１２ａのそれぞれに順次レーザ光Ｌが照射され、当該端部１１ａ，１２ａが溶融した溶融池２０が形成される。なお、図５の例では、端部１１ａに溶融池２０が形成された後、端部１２ａに溶融池２０が形成されているが、順番は逆でもよい。

溶融池２０が形成された後、端部１１ａ，１２ａには交互にレーザ光Ｌが照射される。これにより、溶融池２０はそれぞれ大きくなる。

大きくなった端部１１ａ，１２ａ上の溶融池２０は、互いに接して一体化し、端部１１ａ，１２ａ間で掛け渡された溶融池２０が形成される。その後、Ｓ１０３において、当該溶融池２０が冷却され、溶接部３０となる。

［溶融池の形成方法（２）］
図６は、Ｓ１０２における溶融池の形成方法の、図５の例とは別の一例を示す側面図である。

図６の例では、まずは、金属部材１１の端部１１ａにレーザ光Ｌが照射され、当該端部１１ａが溶融されて溶融池２０が形成される。

その後も、端部１１ａにレーザ光Ｌが照射され、当該端部１１ａ上に形成された溶融池２０が大きくなり、端部１２ａと接する。溶融池２０と接した端部１２ａは、当該溶融池２０の熱やレーザ光Ｌの照射によって溶融する。すなわち、この例では、当初端部１１ａ上に形成された溶融池２０が、端部１２ａ上に拡張される。このようにして、端部１１ａ，１２ａ間で掛け渡された溶融池２０が形成される。その後、Ｓ１０３において、当該溶融池２０が冷却され、溶接部３０となる。図６の例は、溶融池２０が形成される前の状態で、金属部材１１の端部１１ａが、金属部材１２の端部１２ａに対してＺ方向に突出しているような場合に、有効である。

［レーザ光の走査経路（１）］
図７は、端部１１ａ，１２ａ上でのレーザ光Ｌの走査経路の一例を示す平面図である。図７の例では、端部１１ａにおいては、当該端部１１ａのＸ方向の中心位置を通りＹ方向に延びる中心線ＣＬ１に対して端部１２ａに近い領域Ａ１内で、レーザ光Ｌ１（Ｌ）が走査される。端部１２ａにおいては、当該端部１２ａのＸ方向の中心位置を通りＹ方向に延びる中心線ＣＬ２に対して端部１１ａに近い領域Ａ２内で、レーザ光Ｌ２（Ｌ）が走査される。また、レーザ光Ｌは、それぞれ、領域Ａ１，Ａ２内で、循環する経路で満遍なく照射される。

端部１１ａ，１２ａ上でのレーザ光Ｌの走査により、レーザ光Ｌの定点照射に比べて、溶融池２０内での流動性を有した金属材料の流れの乱れを抑制することができ、ひいては、当該流れの乱れによるボイドの発生を抑制することができる。また、他方の端部１２ａ，１１ａに近い領域Ａ１，Ａ２内でのレーザ光Ｌの走査により、端部１１ａ，１２ａ上にそれぞれ形成された溶融池２０同士の一体化や、端部１１ａ（または端部１２ａ）に形成した溶融池２０の他方への拡大を、より確実にあるいはより迅速に行うことができる。

［レーザ光の走査経路（２）］
図８は、端部１１ａ，１２ａ上でのレーザ光Ｌの走査経路の一例を示す平面図である。図８の例では、端部１１ａにおいては、領域Ａ１、および当該領域Ａ１に対して端部１２ａとは反対側の領域の双方において、レーザ光Ｌ１（Ｌ）が走査される。端部１２ａにおいては、領域Ａ２、および当該領域Ａ２に対して端部１１ａとは反対側の領域の双方において、レーザ光Ｌ２（Ｌ）が走査される。

この場合も、端部１１ａ，１２ａ上でのレーザ光Ｌの走査により、レーザ光Ｌの定点照射に比べて、溶融池２０内での流動性を有した金属材料の流れの乱れを抑制することができ、ひいては、当該流れの乱れによるボイドの発生を抑制することができる。また、端部１１ａ，１２ａ上で局所的に温度が高くなってボイドが発生するのを、抑制することができる。図８のような走査は、金属部材１１，１２が比較的細いような場合に有効である。

［スポットパターン］
以下、実施形態のレーザ溶接装置１００において表面１ａ上に形成されるスポットＳの例について説明する。図９～１７は、レーザ光ＬがＺ方向の反対方向に出力されるとともに表面１ａがＺ方向と直交した場合において、当該表面１ａ上に形成されるスポットＳの各例である。図９～１７に示されるように、スポットＳは、ＤＯＥ１２５によって分岐された第一レーザ光に基づく複数のスポットＳ１と、第二レーザ光に基づく一つのスポットＳ２と、を含んでいる。また、各図では、スポットＳ１は、実線の円で示され、スポットＳ２は、破線の円で示されている。なお、各スポットＳ，Ｓ１，Ｓ２の照射領域は、ピーク強度の１／ｅ^２以上の強度の領域として定義することができ、各スポットＳ，Ｓ１，Ｓ２の直径は、当該領域の直径として定義することができる。

［スポットパターン（１）］
図９は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの一例を示す。図９の例では、スポットＳは、３個のスポットＳ１を含んでいる。

スポットＳ２は、各スポットＳ１よりも広く、かつ各スポットＳ１の群の占有面積よりも広い。また、全てのスポットＳ１は、全体的にスポットＳ２と重なっている。すなわち、スポットＳ１は、全て、スポットＳ２の外縁内、言い換えるとスポットＳ２の照射領域内に位置し、スポットＳ２の外にははみ出していない。

複数のスポットＳ１は、表面１ａ上で、各スポットＳ１が仮想的な多角形（図９の例では、三角形）の頂点を含むように配置されている。図９の例では、各スポットＳ１の中心は、仮想的な正三角形の頂点と略一致している。また、スポットＳ１は、互いに部分的に重なり合っている。

スポットＳは、表面１ａにおけるレーザ光Ｌの照射範囲内の基準点Ｃを通って表面１ａ上を延びる複数の仮想線ＶＬに対する相対的な配置および形状が略同じになるように、形成されている。図９の例では、基準点Ｃを通り、当該基準点Ｃにおける中心角の１２０°間隔で配置された３本の仮想線ＶＬについて、各仮想線ＶＬに対するスポットＳ１，Ｓ２の相対的な配置および形状が、略同じである。この場合、スポットＳは、３回回転対称形状を有している。このような構成とすることにより、例えば、仮想線ＶＬに沿った三つのＳＤ方向への各走査においては、スポットＳを回転することなく、レーザ光Ｌの照射による同様の作用および効果を得ることができる。したがって、例えば、光学ヘッド１２０を回転する必要がなくなる分、溶接をより迅速に行うことができるという利点が得られる。なお、図９に示した走査方向ＳＤおよび仮想線ＶＬは一例であって、なお、図９のスポットＳは、図９に示したものとは異なる走査方向ＳＤについても同様の効果が得られる。

各スポットＳ１のパワー密度は、スポットＳ２のパワー密度よりも高い。また、複数のスポットＳ１（スポット群）のパワー密度や、配置、面積、数等のスペックは、スポットＳ２とともに、あるいは仮にスポットＳ２が照射されていない場合にあっても、加工対象１にキーホールを形成することができるよう、設定されている。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図９のようなスポットＳが好適となる場合がある。

［スポットパターン（２）］
図１０は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１０の例では、スポットＳは、４個のスポットＳ１を含んでいる。また、複数のスポットＳ１は、表面１ａ上で、各スポットＳ１が仮想的な四角形の頂点を含むように配置されている。図１０の例では、各スポットＳ１の中心は、仮想的な正方形の頂点と略一致している。そして、図１０の例では、スポットＳは、基準点Ｃを通り、当該基準点Ｃにおける中心角の９０°間隔で配置された二つの仮想線ＶＬについて、各仮想線ＶＬに対するスポットＳ１，Ｓ２の相対的な配置および形状が、略同じである。この場合、スポットＳは、４回回転対称形状を有している。このような構成とすることにより、例えば、仮想線ＶＬに沿った四つのＳＤ方向への各走査においては、スポットＳを回転することなく、レーザ光Ｌの照射による同様の作用および効果を得ることができる。なお、図１０のスポットＳは、図１０に示したものとは異なる走査方向ＳＤについても同様の効果が得られる。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１０のようなスポットＳが好適となる場合がある。

［スポットパターン（３）］
図１１は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１１の例では、スポットＳは、１６個のスポットＳ１を含んでいる。また、スポットＳは、中央部に非照射領域Ｎを有し、複数のスポットＳ１は、当該非照射領域Ｎの周囲に略環状に配置されている。そして、図１１の例でも、図１０の例と同様、スポットＳは、基準点Ｃを通り、当該基準点Ｃにおける中心角の９０°間隔で配置された二つの仮想線ＶＬについて、各仮想線ＶＬに対するスポットＳ１，Ｓ２の相対的な配置および形状が、略同じである。すなわち、この場合も、スポットＳは、４回回転対称形状を有している。なお、例えば、複数のスポットＳ１を、基準点Ｃを中心とする仮想的な円周に沿って略等間隔（等角度間隔）で配置することにより、スポットＳを４回以上の回転対称形状とすることも可能である。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１１のようなスポットＳが好適となる場合がある。

［スポットパターン（４）］
図１２は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１２の例では、スポットＳは、１１２個のスポットＳ１を含んでいる。また、複数のスポットＳ１の中心は、表面１ａ上で、正方格子の格子点状に配置されている。そして、図１２の例でも、図１０，１１の例と同様、スポットＳは、基準点Ｃを通り、当該基準点Ｃにおける中心角の９０°間隔で配置された二つの仮想線ＶＬについて、各仮想線ＶＬに対するスポットＳ１，Ｓ２の相対的な配置および形状が、略同じである。すなわち、この場合も、スポットＳは、４回回転対称形状を有している。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１２のようなスポットＳが好適となる場合がある。なお、図１２の複数のスポットＳ１は、互いに離れて配置されたが、これには限定されず、隣り合うスポットＳ１は互いに重なりあってもよい。この場合、複数のスポットＳ１は、隣り合う複数のスポットＳ１間に非照射領域が存在しない状態となるように互いに重なりあってもよい。

スポットパターン（１）～（４）によれば、複数のスポットＳ１およびスポットＳ２によって、所要の深さのキーホールを有するとともに、当該キーホールの周辺部分では温度分布が比較的緩やかな溶融池２０を形成することができる。スポットＳ２は、加工対象１の溶融の促進による溶融池２０の面積の拡大に寄与し、複数のスポットＳ１、特に表面１ａ上で３箇所以上にずれて配置された複数のスポットＳ１は、キーホールの形成と、溶融池２０の面積の拡大に寄与する。これらの場合において、溶融池２０のＺ方向と交差した方向の位置に応じた温度分布は、例えば、一つの高いピークを有するガウシアン形状よりも、ピークが低いあるいは見られないトップハット形状や、温度差の比較的小さい複数のピークを有したなだらかな形状に近い分布となるものと推定される。したがって、スポットパターン（１）～（４）によれば、例えば、Ｓ１０２において溶融池２０の激しい動きを抑制できる分、スパッタやブローホールの少ないより高品質な溶接部３０を形成することができる、という利点が得られる。なお、スポットＳ１，Ｓ２のパワー密度や、大きさ、配置、数等のスペックは、例示した態様から適宜に変更して実施することができる。

［スポットパターン（５）］
図１３は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１３の例では、第一レーザ光のスポットＳ１は、図中に太い実線で示すパワー密度の比較的高いスポットＳ１１と、図中に細い実線で示すパワー密度の比較的低いスポットＳ１２と、を含んでいる。複数のスポットＳ１２は、スポットＳ１１の周囲を間隔をあけて取り囲むように略環状に配置されている。なお、複数のスポットＳ１２は、スポットＳ１１とずれるとともに当該スポットＳ１１とは反対側が凸となるように湾曲した形状に配置されているということができる。スポットＳ１１，Ｓ１２（Ｓ１）は、全て、第二レーザ光のスポットＳ２内に位置している。また、スポットＳ１１とスポットＳ２とは、基準点Ｃについて、同心円状に配置されている。スポットＳ１１は、第一スポットの一例であり、スポットＳ１２は、第二スポットの一例である。

スポットＳ１１のパワー密度は、スポットＳ２とともにあるいはスポットＳ２によらず、加工対象１にキーホールを形成可能な高さに設定されている。また、複数のスポットＳ１２のパワー密度は、スポットＳ２とともにあるいはスポットＳ２によらず、スポットＳ１１の照射領域の周辺において加工対象１をキーホールを形成することなく溶融可能な高さに設定されている。複数のスポットＳ１２は、スポット群とも称されうる。

また、図１３の例の場合も、スポットＳ１１，Ｓ１２およびスポットＳ２の、パワー密度や、大きさ、配置、数等のスペックの適宜な調整により、所要の深さのキーホールを有するとともに、当該キーホールの周辺部分では温度分布が比較的緩やかな溶融池２０を形成することができる。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１３のようなスポットＳが好適となる場合がある。

そして、図１３の例でも、図１０～１２の例と同様、スポットＳは、基準点Ｃを通り、当該基準点Ｃにおける中心角の９０°間隔で配置された二つの仮想線ＶＬについて、各仮想線ＶＬに対するスポットＳ１，Ｓ２の相対的な配置および形状が、略同じである。すなわち、この場合も、スポットＳは、４回回転対称形状を有している。また、いずれの走査方向ＳＤに走査された場合にあっても、複数のスポットＳ１２は、スポットＳ１１に対して走査方向の前方に位置するスポットＳ１２と、スポットＳ１１に対して走査方向の前方に位置するスポットＳ１２とを含んでいる。また、このように、スポットＳ１としてスポットＳ１１，Ｓ１２を有する場合も、例えば、当該複数のスポットＳ１１，Ｓ１２を、基準点Ｃを中心とする仮想的な円周に沿って略等間隔（等角度間隔）で配置することにより、スポットＳを４回以上の回転対称形状とすることが可能である。

［スポットパターン（６）］
図１４は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１４の例では、第一レーザ光のスポットＳ１は、図中により太い実線で示すパワー密度の比較的高いスポットＳ１１と、図中により細い実線で示すパワー密度の比較的低いスポットＳ１２１，Ｓ１２２と、を含んでいる。複数のスポットＳ１２１は、スポットＳ１１の周囲を間隔をあけて取り囲むように略環状に配置されている。また、複数のスポットＳ１２２は、スポットＳ１１の周囲を間隔をあけて取り囲むように略環状に配置されている。複数のスポットＳ１２１および複数のスポットＳ１２２は、スポットＳ１１を取り囲むように略多重環状に配置されている。スポットＳ１１，Ｓ１２１は、全て、第二レーザ光のスポットＳ２内に位置している。また、スポットＳ１２２は、スポットＳ２の外縁上に、当該外縁に略沿って配置されている。すなわち、全てのスポットＳ１２２は、スポットＳ２と部分的に重なっている。言い換えると、スポットＳ１２２は、それぞれ、スポットＳ２と重なる領域と、スポットＳ２とは重ならず当該スポットＳ２からはみ出した領域と、を有している。スポットＳ１１は、第一スポットの一例であり、スポットＳ１２１，Ｓ１２２は、第二スポットの一例である。

スポットＳ１２１のパワー密度およびスポットＳ１２２のパワー密度は、スポットＳ２とともにあるいはスポットＳ２によらず、スポットＳ１１の照射領域の周辺において加工対象１をキーホールを形成することなく溶融可能な高さに設定されている。複数のスポットＳ１２１および複数のスポットＳ１２２は、それぞれ、スポット群とも称されうる。また、Ｓ１２２のパワー密度は、スポットＳ１２１のパワー密度およびスポットＳ１１のパワー密度よりも低い。また、スポットＳ１２２の数は、スポットＳ１２１の数よりも大きい。この場合、スポットＳ１２２の照射領域におけるパワー密度は、スポットＳ１２１の照射領域におけるパワー密度よりも低い。

また、図１４の例でも、図１０～１３の例と同様、スポットＳは、基準点Ｃを通り、当該基準点Ｃにおける中心角の９０°間隔で配置された二つの仮想線ＶＬについて、各仮想線ＶＬに対するスポットＳ１，Ｓ２の相対的な配置および形状が、略同じである。すなわち、この場合も、スポットＳは、４回回転対称形状を有している。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１１，Ｓ１２１，Ｓ１２２，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１４のようなスポットＳが好適となる場合がある。

［スポットパターン（７）］
図１５は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１５のスポットＳも、図１３のスポットＳと同様、スポットＳ１として、パワー密度および基準点Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳ１１，Ｓ１２を含んでいる。ただし、この例では、スポットＳ１１とＳ１２とが密着して配置されている。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１５のようなスポットＳが好適となる場合がある。

［スポットパターン（８）］
図１６は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１６のスポットＳも、図１３のスポットＳと同様、スポットＳ１として、パワー密度および基準点Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳ１１，Ｓ１２を含んでいる。ただし、この例では、複数のスポットＳ１２は、図１３のように略環状に配置されるのではなく、スポットＳ１１の周囲の一部において、すなわち、当該スポットＳ１１の片側、走査方向ＳＤの前方において、当該スポットＳ１１を取り囲むように、略半円状、略円弧状、かつ線状に配置されている。これら複数のスポットＳ１２は、全体として、スポットＳ１１とずれるとともに当該スポットＳ１１とは反対側が凸となるように屈曲または湾曲した形状に配置されている。また、図１６の例では、複数のスポットＳ１２は、スポットＳ１１に対して走査方向ＳＤにおいて前方に位置する複数のスポットＳ１２と、スポットＳ１１に対して走査方向ＳＤと交差した方向に略並んだ複数のスポットＳ１２と、を含んでいる。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１６のようなスポットＳが好適となる場合がある。

［スポットパターン（９）］
図１７は、表面１ａ上に形成されるレーザ光ＬのスポットＳの別の一例を示す。図１７のスポットＳも、図１３のスポットＳと同様に、スポットＳ１としてのスポットＳ１１，Ｓ１２およびスポットＳ２を含んでいる。ただし、図１７の例では、スポットＳ２と、スポットＳ１１，Ｓ１２の配置領域とが互いにずれている。具体的に、スポットＳ２の重心Ｃ２が、複数のスポットＳ１１，Ｓ１２の重心Ｃ１に対して、走査方向ＳＤの前方にずれている。この場合、スポットＳ２に対する第二レーザ光の照射によって、スポットＳ１に対する第一レーザ光の照射に先立って加工対象１が加熱される分、加工対象１の場所による温度差をよりなだらかにし、ひいては溶融池２０をより安定化して、スパッタやブローホールの形成を抑制できることがある。また、複数のスポットＳ１２は、スポットＳ２から外れたスポットＳ１２を含んでいる。加工対象１のスペックや、溶接部３０の深さや幅等のスペック、走査速度のような溶接条件、各スポットＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２のパワー密度の設定等によっては、図１７のようなスポットＳが好適となる場合がある。なお、重心Ｃ１，Ｃ２は、スポットＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２を表面１ａ上の平面図形と見做した場合の幾何中心である。

スポットパターン（５）～（９）によれば、スポットＳが、スポットＳ１として、パワー密度および配置が異なる複数のスポットＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１２１，Ｓ１２２等を有することにより、溶融池２０の温度分布をより緻密に調整することができ、ひいては溶融池２０のより一層好適な温度分布を得ることが可能となる。したがって、スポットパターン（５）～（９）によれば、例えば、加工対象１がＺ方向に長い（厚い）ような場合にもＺ方向に所要の深さを有した溶接部３０を形成することができるとともに、Ｓ１０２において溶融池２０の激しい動きを抑制できる分、スパッタやブローホールの少ないより高品質な溶接部３０を形成することができる、という利点が得られる。

また、スポットパターン（１）～（９）によれば、所要のパワー密度を確保するとともに、場所によるパワー密度の差をより小さくしながら、より広いスポットＳを形成することができる。これにより、溶融池２０のＺ方向と交差する方向へのより迅速な拡大が可能となり、ひいては、溶融池２０を複数の金属部材１１，１２間でより迅速に掛け渡すことができる。なお、スポットＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１２１，Ｓ１２２，Ｓ２のパワー密度や、大きさ、配置、数等のスペックは、例示した態様から適宜に変更して実施することができる。

［第２実施形態］
図１８は、第２実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂ（１００）の概略構成図である。本実施形態では、レーザ溶接装置１００Ｂは、ガルバノスキャナ１２６に替えて、光学ヘッド１２０を移動する移動機構１４０を備えている。移動機構１４０は、加工対象１に対して相対的に光学ヘッド１２０を動かすことにより、レーザ光Ｌのスポットを表面１ａ上で走査することができる。なお、レーザ溶接装置１００は、移動機構１４０およびガルバノスキャナ１２６の双方を備えてもよい。

［第３実施形態］
図１９は、第３実施形態の加工対象１Ｃ（１）の側面図であり、図２０は、当該加工対象１Ｃ（１）の平面図である。第１実施形態では、金属部材１１，１２は、いずれも導線（線材）としての平角線であった。これに対し、本実施形態では、金属部材１１は、平角線であり、金属部材１２は、例えば、バスバーや端子のような、板材である。また、金属部材１２は、導体である。この場合も、金属部材１１，１２は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向、この例ではＸ方向に、略並ぶとともに隣り合っている。また、端部１２ａは、Ｚ方向に延びるとともに、Ｙ方向にも延びている。溶融池２０および溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａ間で、より詳しくは、端部１１ａと端部１２ａの一部との間で、掛け渡される。溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａを接合する。なお、金属部材１２は、端部１２ａからＺ方向の反対方向に離れた位置で、Ｌ字状に折り曲げられているが、金属部材１２の形状はこれには限定されない。例えば、金属部材１２は、Ｚ方向に真っ直ぐ延びてもよい。本実施形態の加工対象１Ｃ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第４実施形態］
図２１は、第４実施形態の加工対象１Ｄ（１）の平面図である。本実施形態では、金属部材１１，１２は、いずれも板材である。この場合も、金属部材１１，１２は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向、この例ではＸ方向に、略並ぶとともに隣り合っている。また、端部１１ａ，１２ａは、いずれも、Ｚ方向に延びるとともに、Ｙ方向にも延びている。溶融池２０および溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａ間で、より詳しくは、端部１１ａの一部と端部１２ａの一部との間で、掛け渡される。また、溶融池２０および溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａに沿って、Ｙ方向にも延びている。溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａを接合する。なお、金属部材１１，１２は、図１９の金属部材１２のように、端部１１ａ，１２ａからＺ方向の反対方向に離れた位置で、Ｌ字状に折り曲げられているが、金属部材１１，１２の形状はこれには限定されない。本実施形態の加工対象１Ｄ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第５実施形態］
図２２は、第５実施形態の加工対象１Ｅ（１）の平面図である。本実施形態では、金属部材１１，１２は、いずれも導線（線材）としての丸線である。この場合も、金属部材１１，１２は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向、この例ではＸ方向に、略並ぶとともに隣り合っている。溶融池２０および溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａ間で、掛け渡される。溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａを接合する。本実施形態の加工対象１Ｅ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第６実施形態］
図２３は、第６実施形態の加工対象１Ｆ（１）の平面図である。本実施形態では、加工対象１Ｆ（１）は、三つの金属部材１１，１２，１３を含んでいる。金属部材１１，１２，１３は、いずれも平角線である。この場合も、金属部材１１，１２，１３は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ，１３ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向に、隣り合っている。本実施形態では、一つの溶融池２０および溶接部３０が、三つの端部１１ａ，１２ａ，１３ａ間で、掛け渡される。溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａ，１３ａを接合する。本実施形態の加工対象１Ｆ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。金属部材１３は、導体であってもよい。金属部材１３は、部材の一例である。

［第７実施形態］
図２４は、第７実施形態の加工対象１Ｇ（１）の平面図である。本実施形態では、加工対象１Ｇ（１）は、三つの金属部材１１，１２，１３を含んでいる。金属部材１１，１２，１３は、いずれも丸線である。この場合も、金属部材１１，１２，１３は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ，１３ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向に、隣り合っている。本実施形態でも、一つの溶融池２０および溶接部３０が、三つの端部１１ａ，１２ａ，１３ａ間で、掛け渡される。溶接部３０は、端部１１ａ，１２ａ，１３ａを接合する。本実施形態の加工対象１Ｇ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第８実施形態］
図２５は、第８実施形態の加工対象１Ｈ（１）の平面図である。本実施形態では、加工対象１Ｈ（１）は、三つの金属部材１１，１２，１３を含んでいる。金属部材１１，１３は、平角線であり、金属部材１２は、板材である。この場合も、金属部材１１，１２，１３は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ，１３ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向に、隣り合っている。また、端部１２ａは、Ｚ方向に延びるとともに、Ｙ方向にも延びている。本実施形態では、一つの溶融池２０および溶接部３０が端部１１ａ，１２ａ間で掛け渡されるとともに、別の溶融池２０および溶接部３０が端部１２ａ，１３ａ間で掛け渡される。すなわち、本実施形態では、複数の溶接部３０によって、三つの金属部材１１，１２，１３が接合されている。本実施形態の加工対象１Ｈ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第９実施形態］
図２６は、第９実施形態の加工対象１Ｉ（１）の平面図である。本実施形態では、加工対象１Ｉ（１）は、三つの金属部材１１，１２，１３を含んでいる。金属部材１１，１３は、平角線であり、金属部材１３は、板材である。この場合も、金属部材１１，１２，１３は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ，１３ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向に、隣り合っている。また、端部１２ａは、Ｚ方向に延びるとともに、Ｙ方向にも延びている。本実施形態では、一つの溶融池２０および溶接部３０が端部１１ａ，１２ａ，１３ａ間で掛け渡される。溶接部３０は、三つの金属部材１１，１２，１３を接合する。本実施形態の加工対象１Ｉ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第１０実施形態］
図２７は、第１０実施形態の加工対象１Ｊ（１）の平面図である。本実施形態では、加工対象１Ｊ（１）は、三つの金属部材１１，１２，１３を含んでおり、当該三つの金属部材１１，１２，１３は、いずれも板材である。この場合も、金属部材１１，１２，１３は、いずれもＺ方向に延びる部位を有しており、Ｚ方向の端部１１ａ，１２ａ，１３ａ同士は、Ｚ方向と交差した方向、この例ではＸ方向に、略並ぶとともに隣り合っている。また、端部１１ａ，１２ａ，１３ａは、いずれも、Ｚ方向に延びるとともに、Ｙ方向にも延びている。本実施形態では、二つの溶融池２０および溶接部３０が端部１１ａ，１２ａ，１３ａ間で掛け渡される。二つの溶接部３０は、それぞれ三つの金属部材１１，１２，１３を接合する。本実施形態の加工対象１Ｊ（１）に対しても、上記実施形態と同様のレーザ溶接装置１００によって、上記実施形態と同様のレーザ溶接方法を実施することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

例えば、複数のビームを有したレーザ光は、本実施形態とは異なる構造あるいは方法によって実現してもよい。例えば、複数の導波路を有した光伝送部材の当該導波路に、それぞれ別の光源からのレーザ光あるいは一つの光源からのレーザ光を分岐したレーザ光を結合し、当該光伝送部材から複数のビームを含むレーザ光を出力してもよい。この場合、各光源の出力の変更や各導波路への分岐比の変更により、レーザ光における各ビームの強度、すなわちレーザ光における強度分布を、変更することができる。また、各導波路の数や、形状、レイアウトに応じて、レーザ光におけるビームの数や、大きさ、レイアウトを変更することができる。複数の導波路を有した光伝送部材とは、例えば、マルチコア光ファイバである。この場合、複数の導波路は、例えば、光ファイバの中心軸付近に位置するセンタコアと、当該センタコアを例えば同心状に取り囲む１以上のリングコアとを含んでもよい。また、音響光学素子等の空間変調手段により各導波路に結合されるレーザ光の光路、ひいては各導波路へのレーザ光の結合比を変更し、これにより、レーザ光におけるビームの強度やレイアウトを、変更してもよい。さらに、位相関係が制御された複数のレーザ光を、光伝送部材において所定の位置関係で配列された各導波路でそれぞれ伝送し、光伝送部材から出力された複数のビームを干渉させて、加工対象上の加工点（照射点）におけるレーザ光の強度分布や、形状、レイアウト等を設定してもよい。この場合、複数のレーザ光の位相関係を変更することによって、レーザ光の干渉状態が変化し、これにより加工点におけるレーザ光の強度分布、形状やレイアウトを変更することができる。なお、光伝送部材は、例えば、複数のシングルコア光ファイバで構成されてもよい。

また、例えば、部材は、棒材であってもよい。また、部材の数は、４以上であってもよいし、溶融池および溶接部の数は、３以上であってもよい。また、溶融池および溶接部の配置や大きさは、適宜に変更することができる。

１，１Ａ，１Ｃ～１Ｊ…加工対象
１ａ…表面
１１…金属部材（部材）
１１ａ…端部
１１ａ１…端縁
１２…金属部材（部材）
１２ａ…端部
１２ａ１…端縁
１３…金属部材（部材）
１３ａ…端部
２０…溶融池
３０…溶接部
１００，１００Ａ，１００Ｂ…レーザ溶接装置
１１１，１１２…レーザ装置
１２０…光学ヘッド
１２１，１２１－１，１２１－２…コリメートレンズ
１２２…集光レンズ
１２３…ミラー
１２４…フィルタ
１２５…回折光学素子（ＤＯＥ）
１２５ａ…回折格子
１２６…ガルバノスキャナ
１２６ａ，１２６ｂ…ミラー
１３０…光ファイバ
１４０…移動機構
Ａ１，Ａ２…領域
Ｃ…基準点
Ｃ１，Ｃ２…重心
ＣＬ１，ＣＬ２…中心線
ｇ…隙間
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…レーザ光
Ｎ…非照射領域
Ｓ…スポット
Ｓ１…スポット
Ｓ２…スポット
Ｓ１１，Ｓ１２…スポット
Ｓ１２１…スポット（第一スポット）
Ｓ１２２…スポット（第二スポット）
ＳＤ…走査方向
Ｘ…方向
Ｙ…方向
Ｚ…方向

Claims (19)

1. それぞれ第一方向の端部を有し当該端部が前記第一方向と交差した方向に隣り合った複数の部材の当該端部同士をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、
   レーザ光の照射によって形成された溶融池であって前記複数の部材の前記端部間で掛け渡された溶融池を形成する第一工程と、
   前記複数の部材の前記端部間で掛け渡された溶融池を固化する第二工程と、
   を備え、
   前記レーザ光は、それぞれ前記端部の表面上にスポットを形成する複数の第一レーザ光と、当該第一レーザ光とは異なる波長の第二レーザ光と、を含むレーザ溶接方法。
2. 前記第一工程は、
   レーザ光の照射により前記複数の部材のうち少なくとも二つの部材の前記端部のそれぞれに溶融池を形成する工程と、
   前記少なくとも二つの部材の前記端部のそれぞれに形成された前記溶融池を一体化する工程と、
   を含む、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
3. 前記第一工程は、
   レーザ光の照射により前記複数の部材のうち少なくとも一つの部材の前記端部に溶融池を形成する工程と、
   前記少なくとも一つの部材の端部に形成された前記溶融池を他の部材の端部に拡張する工程と、
   を含む、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
4. 前記第一工程において、前記レーザ光を走査しながら照射する、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
5. 前記第一工程において、前記レーザ光を前記端部のそれぞれにおいて複数回走査する、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
6. 前記第一レーザ光の波長は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下であり、前記第二レーザ光の波長は、６００［ｎｍ］以下である、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
7. 前記第二レーザ光の波長は、４００［ｎｍ］以上かつ５００［ｎｍ］以下である、請求項６に記載のレーザ溶接方法。
8. 前記第一レーザ光は、前記端部の表面上に三つ以上のスポットを形成する、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
9. 前記第一レーザ光の複数のスポットは、第一スポットと、当該第一スポットとずれるとともに当該第一スポットとは反対側が凸となるように屈曲または湾曲した形状に並べて配置された複数の第二スポットと、を含む、請求項８に記載のレーザ溶接方法。
10. 前記第一スポットのパワー密度は、前記第二スポットのパワー密度より高い、請求項９に記載のレーザ溶接方法。
11. 前記第一スポットは、前記第二レーザ光とともにまたは前記第二レーザ光によらず前記端部にキーホールを形成可能な一つのスポットまたはスポット群を含む、請求項９に記載のレーザ溶接方法。
12. 前記第二スポットは、前記第二レーザ光とともにまたは前記第二レーザ光によらず前記端部をキーホールを形成せずに溶融可能なスポット群を含む、請求項９に記載のレーザ溶接方法。
13. 前記第一レーザ光の複数のスポットは、前記第一レーザ光がビームシェイパによって分岐されたレーザ光によって形成される、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
14. 前記ビームシェイパは、回折光学素子である、請求項１３に記載のレーザ溶接方法。
15. 前記複数の部材は、銅系材料またはアルミニウム系材料である、請求項１～１４のうちいずれか一つに記載のレーザ溶接方法。
16. 前記部材は、線材、棒材、または板材である、請求項１５に記載のレーザ溶接方法。
17. 前記部材は、平角線である、請求項１５に記載のレーザ溶接方法。
18. 前記部材は、丸線である、請求項１５に記載のレーザ溶接方法。
19. 第一レーザ光を出力する第一レーザ装置と、
    前記第一レーザ光とは異なる波長の第二レーザ光を出力する第二レーザ装置と、
    前記第一レーザ光を分岐し当該分岐された第一レーザ光および前記第二レーザ光を含むレーザ光を出力する光学ヘッドと、
    を備え、
    レーザ光の照射により、それぞれ第一方向の端部を有し当該端部が前記第一方向と交差した方向に隣り合った複数の部材の当該端部上に、当該端部同士で掛け渡された溶接部を形成することにより、前記複数の部材を溶接するレーザ溶接装置。

Images