JP6852588B2 - レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置に関するものであり、例えば、二枚の板端子間に箔積層体を挟み、挟まれた端面で箔積層体と板端子とを溶接するレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置に関する。

特許文献１には、上側及び下側で集電板に狭まれた積層箔を含む被溶接部材を一体的にレーザ光により溶接するレーザ溶接方法が記載されている。特許文献１のレーザ溶接方法では、上側の集電板上から比較的パワーの弱い第１のレーザ光を照射している。そして、第１のレーザ光の内側には、第１のレーザ光よりも比較的パワーの強い第２及び第３のレーザ光が含まれている。第２及び第３のレーザ光は、溶融池が深さ方向に広がっていくように、キーホール溶接となっている。このような第２及び第３のレーザ光の溶融池中への照射によって、スパッタや空隙(ブローホール)の形成を抑制している。

特開２０１５−２１７４２２号公報

被溶接部材に対してレーザ光を照射するレーザ溶接方法では、溶融池と、その周囲の固体金属との界面に金属酸化膜が偏析した接合状態となることがある。また、金属酸化膜内に水分が存在すると、ブローホールが発生することがある。溶接部の金属界面に金属酸化膜が多く介在した接合状態やブローホールが残存すると、溶接強度の低下や電気抵抗の増大等の不具合を招く。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ブローホールの形成を抑制するとともに良好な接合界面が得られるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置を提供する。

本発明の一態様に係るレーザ溶接方法は、第１金属部材と、第２金属部材と、前記第１金属部材及び前記第２金属部材により挟まれた第３金属部材と、を含む被溶接部材に対して、前記被溶接部材の端面における前記第１金属部材と前記第２金属部材とにより前記第３金属部材を挟む方向に対して直交する第１方向にレーザ光を走査し、少なくとも前記第３金属部材の端面部分を照射して、各金属部材を相互に溶接するレーザ溶接方法であって、所定の集光径を前記端面において有する第１レーザ光を、前記第３金属部材の前記端面部分に対して、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記被溶接部材を溶融及び凝固させて溶接部を形成し、前記第１レーザ光の前記集光径よりも小さい前記集光径を前記端面において有する第２レーザ光であって、前記第２レーザ光の照射により前記溶接部が溶融された溶融池の前記端面からの深さが前記溶接部の前記深さと略同じになるような出力の前記第２レーザ光を、前記端面における前記溶接部の端面部分に渡って、前記第１方向以外の方向にも走査させつつ、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記溶融池を揺らした後で、凝固させて溶接する。このような構成により、ブローホールの形成を抑制するとともに、溶融池の揺れで接合界面付近の金属酸化膜を散らした状態の接合状態となり、良好な溶接状態を得ることができる。

本発明の一態様に係るレーザ溶接装置は、第１金属部材と、第２金属部材と、前記第１金属部材及び前記第２金属部材により挟まれた第３金属部材と、を含む被溶接部材に対して、前記被溶接部材の端面における前記第１金属部材と前記第２金属部材とにより前記第３金属部材を挟む方向に対して直交する第１方向にレーザ光を走査し、少なくとも前記第３金属部材の端面部分を照射して、各金属部材を相互に溶接するレーザ溶接装置であって、所定の集光径を前記端面において有する第１レーザ光を、前記第３金属部材の前記端面部分に対して照射する第１溶接ヘッドと、前記第１レーザ光の前記集光径よりも小さい前記集光径を前記端面において有する第２レーザ光を、前記被溶接部材に対して照射する第２溶接ヘッドと、前記第１溶接ヘッドを制御する第１レーザ・ヘッド制御部と、前記第２溶接ヘッドを制御する第２レーザ・ヘッド制御部と、を備え、前記第１レーザ・ヘッド制御部は、前記第１レーザ光を、前記第３金属部材の前記端面部分に対して、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記被溶接部材を溶融及び凝固させて溶接部を形成するように、前記第１溶接ヘッドを制御し、前記第２レーザ・ヘッド制御部は、前記第２レーザ光の照射により前記溶接部が溶融された溶融池の前記端面からの深さが、前記溶接部の前記深さと略同じになるように、前記第２レーザ光の出力を制御し、前記第２レーザ・ヘッド制御部は、前記第２レーザ光を、前記端面における前記溶接部の端面部分に渡って、前記第１方向以外の方向にも走査させつつ、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記溶融池を揺らした後で、凝固させて溶接するように、前記第２溶接ヘッドを制御する。このような構成により、溶融池の揺れで接合界面付近の金属酸化膜を散らした状態の接合状態となり、良好な溶接状態を得ることができる。

本発明により、ブローホールの形成を抑制するとともに、良好な溶接状態を得ることができるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置を提供する。

実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を例示した構成図である。 実施形態に係るレーザ溶接方法を例示したフローチャート図である。 実施形態に係る被溶接部材を例示した断面図であり、図１のＡ面における断面図を示す。 実施形態に係る第１レーザ光が照射された被溶接部材の端面を例示した平面図であり、図１のＢ面における平面図を示す。 実施形態に係る第１レーザ光が照射された被溶接部材を例示した断面図であり、図４のＣＣ線における断面を示す。 実施形態に係る第２レーザ光が照射された被溶接部材の端面を例示した平面図であり、図１のＢ面における平面図を示す。 実施形態に係る第２レーザ光が照射された被溶接部材を例示した断面図であり、図６のＤＤ線における断面を示す。 比較例１に係るレーザ溶接方法により溶接した被溶接部材を例示した断面図である。 比較例２に係るレーザ溶接方法により溶接した被溶接部材を例示した断面図である。 実施形態に係るレーザ溶接方法により溶接した被溶接部材を例示した断面図である。 第１レーザ光及び第２レーザ光による溶接部の深さと、溶接品質との関係を例示したグラフであり、横軸は、入熱密度を示し、縦軸は、溶接部の深さを示す。 融合不良の発生及び残存のメカニズムを例示した図である。 ブローホールの発生及び残存のメカニズムを例示した図である。 比較例３に係る溶接方法により溶接された被溶接部材を例示した図である。 比較例３に係る溶接方法により溶接された被溶接部材を例示した断面図であり、図１４のＥＥ線における断面図を示す。 実施形態に係るレーザ溶接方法により溶接された被溶接部材を例示した図である。 実施形態に係るレーザ溶接方法により溶接された被溶接部材を例示した断面図であり、図１６のＦＦ線の断面図を示す。 実施形態の変形例１に係る第２レーザ光が照射された被溶接部材の端面を例示した平面図である。 実施形態の変形例２に係る第２レーザ光が照射された被溶接部材の端面を例示した平面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施形態）
実施形態に係るレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法を説明する。まず、本実施形態のレーザ溶接装置を説明する。その後、レーザ溶接方法を説明する。

（レーザ溶接装置）
まず、レーザ溶接装置の構成を説明する。図１は、実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を例示した構成図である。

図１に示すように、レーザ溶接装置１は、第１レーザ発振機１０ａ及び第２レーザ発振機１０ｂ、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａ及び第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂ、並びに、第１溶接ヘッド３０ａ及び第２溶接ヘッド３０ｂを備えている。第１レーザ発振機１０ａと第１溶接ヘッド３０ａとは、ファイバー１１ａによって接続されている。第２レーザ発振機１０ｂと第２溶接ヘッド３０ｂとは、ファイバー１１ｂによって接続されている。第１レーザ発振機１０ａは、第１レーザ光１２ａを発振する。第２レーザ発振機１０ｂは第２レーザ光１２ｂを発振する。

なお、説明の重複を避けるために、区別する必要がない場合には、第１レーザ発振機１０ａ及び第２レーザ発振機１０ｂを総称して、レーザ発振機１０という。両者を区別する場合には、第１レーザ発振機１０ａまたは第２レーザ発振機１０ｂと区別する。同様に、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａ及び第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂを総称して、レーザ・ヘッド制御部２０という。第１溶接ヘッド３０ａ及び第２溶接ヘッド３０ｂを総称して、溶接ヘッド３０という。ファイバー１１ａ及びファイバー１１ｂを総称して、ファイバー１１という。第１レーザ光１２ａ及び第２レーザ光１２ｂを総称して、レーザ光１２という。

第１レーザ発振機１０ａと第１レーザ・ヘッド制御部２０ａとの間、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａと第１溶接ヘッド３０ａとの間、第２レーザ発振機１０ｂと第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂとの間、及び、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂと第２溶接ヘッド３０ｂとの間は、信号線１３によって接続されている。レーザ溶接装置１は、被溶接部材４０をレーザ光１２の照射によってレーザ溶接する装置である。レーザ発振機１０は、例えば、１０７０ｎｍを中心波長とするレーザ光１２を発振する。

第１レーザ発振機１０ａによって発振された第１レーザ光１２ａは、被溶接部材４０の端面４１において、所定の集光径を有している。第１レーザ光１２ａを所定の集光径とするためには、例えば、ファイバー１１ａの径を所定の径にする。または、第１レーザ光１２ａの焦点位置を光軸上で調整する。本実施形態において、レーザ光１２の集光径という場合には、端面４１において有する集光径をいう。

また、第１レーザ光１２ａは、所定の出力を有している。第１レーザ光１２ａは、被溶接部材４０の端面４１を照射する。被溶接部材４０における第１レーザ光１２ａにより照射された部分は、溶融及び凝固して溶接部となる。被溶接部材４０の溶接部は、端面４１から所定の深さとなっている。被溶接部材４０の溶接部が、端面４１から所定の深さとなるように、照射された部分の熱放射光の強度をモニタリングしながら第１レーザ光１２ａを照射する。または、あらかじめ、溶接部の深さと、第１レーザ光１２ａの発振条件との対応関係を取得しておいてもよい。発振条件には、出力、集光径及び波長等が含まれている。本実施形態において、溶接部の深さという場合には、端面４１からの深さをいう。

第２レーザ発振機１０ｂによって発振された第２レーザ光１２ｂは、第１レーザ光１２ａの集光径よりも小さい集光径を有している。例えば、ファイバー１１ｂの径を所定の径にすることによって、第２レーザ光１２ｂの集光径を、第１レーザ光１２ａの集光径よりも小さくする。または、第２レーザ光１２ｂの焦点位置を光軸上で調整する。

また、第２レーザ光１２ｂは、所定の出力を有している。第２レーザ光１２ｂは、端面４１において、第１レーザ光１２ａにより形成された溶接部を照射する。第２レーザ光１２ｂにより照射された溶接部は、溶解して溶融池となる。第２レーザ光１２ｂによる照射後、溶融池は凝固して溶接部となる。第２レーザ光１２ｂの出力は、溶融池の端面４１からの深さが、第１レーザ光１２ａにより形成された溶接部の深さと略同じになるような出力となっている。溶融池の端面４１からの深さが、第１レーザ光１２ａによる溶接部の深さと略同じになるように、溶融池の熱放射光の強度をモニタリングしながら第２レーザ光１２ｂを照射する。または、あらかじめ、溶融池の深さと、第２レーザ光１２ｂの発振条件との対応関係を取得しておいてもよい。本実施形態において、溶融池の深さという場合には、端面４１からの深さをいう。

なお、第１レーザ発振機１０ａは、第１レーザ光１２ａを発振し、第２レーザ発振機１０ｂは、第２レーザ光１２ｂを発振するとしたが、これに限らない。第１レーザ発振機１０ａ及び第２レーザ発振機１０ｂの両方の機能を含んだレーザ発振機が、第１レーザ光１２ａ及び第２レーザ光１２ｂを発振してもよい。

ファイバー１１は、レーザ発振機１０が発振したレーザ光１２を溶接ヘッド３０へ導いている。信号線１３は、レーザ・ヘッド制御部２０からの制御信号を、レーザ発振機１０及び溶接ヘッド３０に対して送信する。なお、信号線１３の代わりに、無線で制御信号を送信してもよい。

溶接ヘッド３０は、ガルバノミラー３１、レンズ及びミラー等の光学部材を含んでいる。溶接ヘッド３０は、ファイバー１１によって導かれたレーザ光１２を被溶接部材４０に対して照射する。溶接ヘッド３０は、ガルバノミラー３１によって、端面４１におけるレーザ光１２の照射位置を変化させる。溶接ヘッド３０は、光学部材によって、レーザ光１２の集光径を変化させてもよい。溶接ヘッド３０は、シャッター等の光学部材により、レーザ光１２の出力を変化させてもよい。

第１溶接ヘッド３０ａは、所定の集光径を有する第１レーザ光１２ａを、被溶接部材４０に対して照射する。第１溶接ヘッド３０ａは、第１レーザ光１２ａを、端面４１において、一方向に走査させながら照射する。これにより、被溶接部材４０が溶融及び凝固して、溶接部が形成される。

第２溶接ヘッド３０ｂは、第１レーザ光１２ａの集光径よりも小さい集光径を有する第２レーザ光１２ｂを被溶接部材４０に対して照射する。第２溶接ヘッド３０ｂは、第２レーザ光１２ｂの照射により溶接部が溶融された溶融池の深さが、溶接部の深さと略同じになるような出力の第２レーザ光１２ｂを被溶接部材４０に対して照射する。第２溶接ヘッド３０ｂは、第２レーザ光１２ｂを、端面４１における溶接部の端面部分に渡って、一方向以外の方向にも走査させつつ、一方向に走査させながら照射する。これにより、溶融池は揺らされ、その後、凝固し、被溶接部材４０が溶接される。

なお、第１溶接ヘッド３０ａが第１レーザ光１２ａを被溶接部材４０に対して照射し、第２溶接ヘッド３０ｂが第２レーザ光１２ｂを被溶接部材４０に対して照射するとしたが、これに限らない。第１溶接ヘッド３０ａ及び第２溶接ヘッド３０ｂの両方の機能を含んだ溶接ヘッドが、第１レーザ光１２ａ及び第２レーザ光１２ｂを被溶接部材４０に対して照射してもよい。

レーザ・ヘッド制御部２０は、レーザ発振機１０に対して、制御信号を送信することにより、レーザ発振機１０を制御する。レーザ・ヘッド制御部２０は、信号線１３を介して、レーザ発振機１０に対して制御信号を送信し、レーザ光１２の発振、停止及び出力等について、レーザ発振機１０を制御する。

なお、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１レーザ発振機１０ａを制御し、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２レーザ発振機１０ｂを制御してもよいし、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａ及び第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂの両方の機能を含んだレーザ・ヘッド制御部が、第１レーザ発振機１０ａ及び第２レーザ発振機１０ｂを制御してもよい。さらに、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａ及び第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂの両方の機能を含んだレーザ・ヘッド制御部が、第１レーザ発振機１０ａ及び第２レーザ発振機１０ｂの両方の機能を含んだレーザ発振機を制御してもよい。

レーザ・ヘッド制御部２０は、溶接ヘッド３０に対して、制御信号を送信することにより、溶接ヘッド３０を制御する。レーザ・ヘッド制御部２０は、端面４１におけるレーザ光１２の走査について、溶接ヘッド３０を制御する。レーザ・ヘッド制御部２０は、溶接ヘッド３０のシャッター等の光学部材によりレーザ光１２の照射、停止及び出力を制御してもよい。

なお、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１溶接ヘッド３０ａを制御し、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２溶接ヘッド３０ｂを制御してもよいし、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａ及び第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂの両方の機能を含んだレーザ・ヘッド制御部が、第１溶接ヘッド３０ａ及び第２溶接ヘッド３０ｂを制御してもよい。さらに、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａ及び第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂの両方の機能を含んだレーザ・ヘッド制御部が、第１溶接ヘッド３０ａ及び第２溶接ヘッド３０ｂの両方の機能を含んだ溶接ヘッドを制御してもよい。

（レーザ溶接方法）
次に、レーザ溶接方法を説明する。本実施形態のレーザ溶接方法は、被溶接部材４０に対して、レーザ光１２を照射し、各金属部材を相互に溶接する。図２は、実施形態に係るレーザ溶接方法を例示したフローチャート図である。レーザ溶接方法を、被溶接部材４０の準備（ステップＳ１１）、第１レーザ光の照射（ステップＳ１２）及び第２レーザ光の照射（ステップＳ１３）に分けて説明する。

（ステップＳ１１：被溶接部材の準備）
被溶接部材４０の準備を説明する。図３は、実施形態に係る被溶接部材４０を例示した断面図であり、図１のＡ面における断面図を示す。

図２のステップＳ１１、図１及び図３に示すように、まず、被溶接部材４０の準備を行う。被溶接部材４０は、第１金属部材４０ａと、第２金属部材４０ｂと、第３金属部材４０ｃとを含んでいる。第３金属部材４０ｃは、第１金属部材４０ａ及び第２金属部材４０ｂにより挟まれている。

被溶接部材４０は、例えば、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）、または、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）に搭載されるリチウムイオン電池の電極部材である。第１金属部材４０ａ及び第２金属部材４０ｂは、例えば、板端子である。第３金属部材４０ｃは、例えば、箔集合体である。本実施形態のレーザ溶接方法は、板端子の間に箔集合体を含んだ被溶接部材４０を、Ｔ字突合せ溶接により相互に溶接する方法である。なお、第１金属部材４０ａ及び第２金属部材４０ｂは、板端子に限らない。第３金属部材４０ｃは、箔集合体に限らない。被溶接部材４０は、リチウムイオン電池の電極部材に限らない。

被溶接部材４０には、端面４１が設けられている。被溶接部材４０の端面４１は、第１金属部材４０ａの端面部分４１ａと第２金属部材４０ｂの端面部分４１ｂとの間で第３金属部材４０ｃの端面部分４１ｃが一方向に延びている。

ここで、被溶接部材４０の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。被溶接部材４０の端面４１に直交する方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸に直交する面内において、直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。

第１金属部材４０ａは、Ｚ軸方向側に向いた端面部分４１ａを有している。第１金属部材４０ａは、例えば、Ｘ軸方向に延びた角棒の形状をした板端子である。なお、第１金属部材４０ａは、Ｚ軸方向側に向いた端面部分４１ａを有していれば、角棒状の形状に限らない。第２金属部材４０ｂは、Ｚ軸方向側に向いた端面部分４１ｂを有している。第２金属部材４０ｂは、例えば、Ｘ軸方向に延びた角棒の形状をした板端子である。なお、第２金属部材４０ｂは、Ｚ軸方向側に向いた端面部分４１ｂを有していれば、角棒状の形状に限らない。

第３金属部材４０ｃは、Ｚ軸方向側に向いた端面部分４１ｃを有している。第３金属部材４０ｃは、例えば、複数の箔がＹ軸方向に積み重なって集合した箔集合体である。なお、第３金属部材４０ｃは、Ｚ軸方向側に向いた端面部分４１ｃを有していれば、箔集合体に限らない。

第１金属部材４０ａ、第２金属部材４０ｂ及び第３金属部材４０ｃを含む被溶接部材４０は、例えば、リチウムイオン電池の正極側の部材として、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでいる。または、被溶接部材４０は、リチウムイオン電池の負極側の部材として、銅または銅合金を含んでいる。なお、被溶接部材４０は、アルミニウム、銅等を含むものに限らない。

第１金属部材４０ａ及び第２金属部材４０ｂは、Ｙ軸方向に間隔を空けて配置されている。そして、第１金属部材４０ａと第２金属部材４０ｂとにより、第３金属部材４０ｃを挟んでいる。例えば、挟む方向は、Ｙ軸方向となっている。第１金属部材４０ａの端面部分４１ａと第２金属部材４０ｂの端面部分４１ｂとの間で、第３金属部材４０ｃの端面部分４１ｃがＸ軸方向に延びている。このような端面４１が形成された被溶接部材４０を準備する。そして、被溶接部材４０の端面４１が、溶接ヘッド３０におけるレーザ光１２の出射口に対向するように配置する。

（ステップＳ１２：第１レーザ光の照射）
次に、第１レーザ光１２ａの照射を説明する。図４は、実施形態に係る第１レーザ光１２ａが照射された被溶接部材４０の端面４１を例示した平面図であり、図１のＢ面における平面図を示している。図５は、実施形態に係る第１レーザ光１２ａが照射された被溶接部材４０を例示した断面図であり、図４のＣＣ線における断面を示している。

図２のステップＳ１２、図１、図４及び図５に示すように、第１レーザ光１２ａの照射を行う。具体的には、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１レーザ発振機１０ａに対して、第１レーザ光１２ａを発振するように制御信号を送信する。制御信号を受信した第１レーザ発振機１０ａは、第１レーザ光１２ａを発振する。第１レーザ発振機１０ａから発振された第１レーザ光１２ａは、ファイバー１１ａを通り、第１溶接ヘッド３０ａに到達する。

第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１溶接ヘッド３０ａに対して、所定の集光径Ｌ１を有する第１レーザ光１２ａを、少なくとも端面部分４１ｃに対して照射するように、制御信号を送信する。制御信号を受信した第１溶接ヘッド３０ａは、被溶接部材４０の端面部分４１ｃに対して、所定の集光径Ｌ１を有する第１レーザ光１２ａを照射する。

なお、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１溶接ヘッド３０ａの代わりに、第１レーザ発振機１０ａに対して、制御信号を送信してもよい。その場合には、制御信号を受信した第１レーザ発振機１０ａは、所定の集光径Ｌ１を有する第１レーザ光１２ａを発振する。

第１レーザ光１２ａの所定の集光径Ｌ１は、例えば、端面４１において、第３金属部材４０ｃのＹ軸方向における長さの６０〜１００％である。例えば、第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１は、箔集合体の厚さの６０〜１００％である。第１レーザ光１２ａは、第３金属部材４０ｃの端面部分４１ｃにおけるＹ軸方向の長さの６０〜１００％の集光径Ｌ１で端面４１を照射する。

集光径Ｌ１の第１レーザ光１２ａを端面４１に対して照射することにより、被溶接部材４０を熱伝導溶接する。

熱伝導溶接は、第１レーザ光１２ａを端面４１に吸収させて熱に変換する。これにより、熱を端面４１から被溶接部材４０に伝導させて溶融させる。そして、溶融させた部分を、冷却及び凝固させて溶接する方法である。例えば、所定の集光径Ｌ１とすることにより、被溶接部材４０を熱伝導溶接する。このように、第１レーザ光１２ａの端面４１における集光径Ｌ１は、被溶接部材４０を熱伝導溶接する集光径Ｌ１とされている。

また、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１レーザ発振機１０ａに対して、第１レーザ光１２ａが、端面４１から所定の深さＤ１まで被溶接部材４０を溶融するような出力になるように、制御信号を送信する。制御信号を受信した第１レーザ発振機１０ａは、第１レーザ光１２ａが、所定の深さＤ１まで被溶接部材４０を溶融するような出力に調整する。

なお、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１溶接ヘッド３０ａに対して、第１レーザ光１２ａが、端面４１から所定の深さＤ１まで被溶接部材４０を溶融するような出力にするように、制御信号を送信してもよい。その場合には、制御信号を受信した第１溶接ヘッド３０ａは、第１レーザ光１２ａが、所定の深さＤ１まで被溶接部材４０を溶融するような出力に調整する。

さらに、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１レーザ光１２ａを、第３金属部材４０ｃの端面部分４１ｃに対して、第１方向に走査させながら照射するように、第１溶接ヘッド３０ａに対して制御信号を送信する。

第１方向は、被溶接部材４０の端面４１における第１金属部材４０ａと第２金属部材４０ｂとにより第３金属部材４０ｃを挟む方向に対して直交する方向である。例えば、端面４１は、ＸＹ平面に平行であり、挟む方向は、Ｙ軸方向であるので、第１方向は、Ｘ軸方向である。なお、挟む方向に対して直交する方向とは、厳密に挟む方向に対して９０°の角度をなす方向に限らず、技術的目的に照らして、ある程度の角度の範囲を含んでもよい。また、第１方向は、レーザ光の照射部分において、第３金属部材４０ｃを挟む方向に直交する方向である。よって、第３金属部材４０ｃと、第１金属部材４０ａ及び第２金属部材４０ｂとの界面の形状によっては、照射部分によって第１方向が変化してもよい。

制御信号を受信した第１溶接ヘッド３０ａは、第１レーザ光１２ａを、第３金属部材４０ｃの端面部分４１ｃに対して、第１方向に走査させながら照射する。例えば、第１溶接ヘッド３０ａは、ガルバノミラー３１を作動させて、第１レーザ光１２ａを、第３金属部材４０ｃの端面部分４１ｃに対して、第１方向に走査させる。これにより、被溶接部材４０を溶融及び凝固させて溶接部４２を形成する。第１方向は、例えば、端面部分４１ｃが延びた一方向であり、Ｘ軸方向である。溶接部４２の深さは、深さＤ１となる。

また、第１レーザ・ヘッド制御部２０ａは、第１溶接ヘッド３０ａに対して、第１レーザ光１２ａを、端面部分４１ｃのＹ軸方向における全幅に照射するように、制御信号を送信する。制御信号を受信した第１溶接ヘッド３０ａは、第１レーザ光１２ａを、端面部分４１ｃのＹ軸方向における全幅に照射する。例えば、第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１が、端面部分４１ｃのＹ軸方向における幅より小さい場合には、第１レーザ光１２ａを、回転走査等により、Ｙ軸方向にも走査することが好ましい。第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１が、端面部分４１ｃのＹ軸方向における幅と同じ大きさの場合には、第１レーザ光１２ａをＸ軸方向に直線的に走査してもよい。

（ステップＳ１３：第２レーザ光の照射）
次に、第２レーザ光１２ｂの照射を説明する。図６は、実施形態に係る第２レーザ光１２ｂが照射された被溶接部材４０の端面４１を例示した平面図であり、図１のＢ面における平面図を示している。図７は、実施形態に係る第２レーザ光１２ｂが照射された被溶接部材４０を例示した断面図であり、図６のＤＤ線における断面を示す。

図２のステップＳ１３、図１、図６及び図７に示すように、第２レーザ光１２ｂの照射を行う。具体的には、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２レーザ発振機１０ｂに対して、第２レーザ光１２ｂを発振するように、制御信号を送信する。制御信号を受信した第２レーザ発振機１０ｂは、第２レーザ光１２ｂを発振する。第２レーザ発振機１０ｂから発振された第２レーザ光１２ｂは、ファイバー１１ｂを通って、第２溶接ヘッド３０ｂに到達する。

第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２溶接ヘッド３０ｂに対して、第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１よりも小さい集光径Ｌ２（Ｌ２＜Ｌ１）を有する第２レーザ光１２ｂを溶接部４２に対して照射するように、制御信号を送信する。制御信号を受信した第２溶接ヘッド３０ｂは、第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１よりも小さい集光径Ｌ２の第２レーザ光１２ｂを溶接部４２に対して照射する。

なお、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２レーザ発振機１０ｂに対して、第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１よりも小さい集光径Ｌ２を有する第２レーザ光１２ｂを発振するように、制御信号を送信してもよい。その場合には、制御信号を受信した第２レーザ発振機１０ｂは、第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１よりも小さい集光径Ｌ２の第２レーザ光１２ｂを発振する。

第２レーザ光１２ｂの集光径Ｌ２は、端面４１において、第３金属部材４０ｃのＹ軸方向の長さの５〜２５％である。例えば、第２レーザ光１２ｂの集光径Ｌ２は、箔集合体の厚さの５〜２５％である。よって、第２レーザ光１２ｂは、端面部分４１ｃのＹ軸方向の長さの５〜２５％の集光径Ｌ２で端面４１を照射する。

第２レーザ光１２の照射により溶接部４２が溶融される。これにより、溶融池４３が形成される。集光径Ｌ２を有する第２レーザ光１２ｂを用いることにより、キーホール溶接を行う。

キーホール溶接は、第２レーザ光１２ｂのエネルギー密度が高い場合の溶接方法である。キーホール溶接は、溶融池４３における第２レーザ光１２ｂが照射された部分で、エネルギー集中の為、激しい蒸発が起こり、レーザ熱と蒸発反力によって加工点に穴が形成される溶接方法である。例えば、所定の集光径Ｌ２とすることにより、被溶接部材４０をキーホール溶接することができる。熱伝導溶接の状態でレーザ光１２の集光径を、小さくしていくと、ある集光径で、急激に、キーホール溶接の状態へと変化する。したがって、キーホール溶接へ変化する集光径より小さい所定の集光径Ｌ２を用いてキーホール溶接を行う。このように、第２レーザ光１２ｂの端面４１における集光径Ｌ２は、溶接部４２をキーホール溶接する集光径Ｌ２とされている。

また、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２レーザ発振機１０ｂに対して、第２レーザ光１２ｂの照射により溶接部４２が溶融された溶融池４３の深さＤ２が溶接部４２の深さＤ１と略同じ深さになるような出力の第２レーザ光１２ｂを発振するように、制御信号を送信する。制御信号を受信した第２レーザ発振機１０ｂは、溶融池４３の深さＤ２が溶接部４２の深さＤ１と略同じ深さになるような出力の第２レーザ光１２ｂを発振する。

なお、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２溶接ヘッド３０ｂに対して、溶融池４３の深さＤ２が溶接部４２の深さＤ１と略同じ深さになるような出力の第２レーザ光１２ｂを照射するように、制御信号を送信してもよい。その場合には、制御信号を受信した第２溶接ヘッド３０ｂは、溶融池４３の深さＤ２が溶接部４２の深さＤ１と略同じ深さになるような出力の第２レーザ光１２ｂを照射する。ここで、略同じ深さとは、厳密に同一の深さに限らず、技術的目的に照らして、ある程度の誤差を含んでもよい。

第２レーザ光１２ｂの照射による溶融池４３の深さＤ２が溶接部４２の深さＤ１と略同じ深さにすることにより、溶接部４２全体を再溶融することができる。

さらに、第２レーザ・ヘッド制御部２０ｂは、第２溶接ヘッド３０ｂに対して、第２レーザ光１２ｂを、端面４１における溶接部４２の端面部分に渡って、第１方向以外の方向にも走査させつつ、第１方向に走査させながら照射するように、制御信号を送信する。制御信号を受信した第２溶接ヘッド３０ｂは、第２レーザ光１２ｂを、端面４１における溶接部４２の端面部分に渡って、第１方向以外の方向にも走査させつつ、第１方向に走査させながら照射する。

例えば、ウィービング照射することにより、第２レーザ光１２ｂを、第１方向以外の方向にも走査させつつ、第１方向に走査させながら照射する。ウィービング照射は、第２レーザ光１２ｂを、溶接部４２の端面部分に渡って、第１方向と交差する第２方向に搖動させつつ、第１方向に走査させながら照射する照射方法である。例えば、第１方向はＸ軸方向であり、第２方向はＹ軸方向である。Ｘ軸方向の成分及びＹ軸方向の成分を有するように、例えば、ジグザグに走査させる走査パターンを用いた照射方法である。第２方向への搖動の幅は、例えば、端面部分４１ｃにおけるＹ軸方向の長さの１．５倍から２．５倍の幅としてもよい。

このように、第２レーザ光１２ｂを、第１方向以外の方向にも走査させつつ、第１方向に走査させながら照射することにより、溶融池４３を揺らした後で、凝固させて、各金属部材を相互に溶接する。

溶融池４３を揺らすとは、溶融池４３が、第２レーザ光１２ｂの走査、または、第２レーザ光１２ｂの出力の変化に伴って、揺れるように動くことをいう。例えば、溶融池４３の揺れは、ハイスピードカメラで確認することができる。例えば、第２レーザ光１２ｂを第２方向に搖動させた場合に、第２方向へ一往復する程度の間は、照射された部分は、溶融池４３の溶融状態が保たれている。第２レーザ光１２ｂによる溶接は、キーホール溶接となっている。キーホール溶接による溶融池４３中の溶融金属の蒸発による蒸気が、溶融した金属を動かしていると考えることもできる。溶融池４３の液面に形成された穴（キーホール）が動くことによって、溶融池４３が揺れるように動く。

このようにして、被溶接部材４０の各金属部材を相互に溶接することができる。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の効果を、比較例１〜４と対比させながら説明する。まず、比較例１及び比較例２を説明した後に、比較例１及び比較例２と対比させて本実施形態の効果を説明する。

（比較例１及び比較例２との対比）
図８は、比較例１に係るレーザ溶接方法により溶接した被溶接部材１４０を例示した断面図である。比較例１において、第２レーザ光１２ｂの集光径Ｌ２は、第３金属部材４０ｃの端面部分４１ｃにおけるＹ軸方向の長さの３５％とされている。図８に示すように、比較例１の被溶接部材１４０の断面には、融合不良４４が観察されている。比較例１では、第２レーザ光１２ｂの集光径が、５〜２５％となっていない。このため、キーホール溶接となっておらず、溶融池４３を揺らしていない。これにより、融合不良４４が残存している。

図９は、比較例２に係るレーザ溶接方法により溶接した被溶接部材２４０を例示した断面図である。比較例２においては、第２レーザ光１２ｂの照射により溶接部４２が溶融された溶融池４３の深さＤ２が、第１レーザ光１２ａの照射により溶接された溶接部４２の深さＤ１よりも小さくなっている（Ｄ１＞Ｄ２）。図９に示すように、比較例２の被溶接部材２４０の断面には、ブローホール４５が観察されている。比較例２では、溶融池４３の深さＤ２が、溶接部４２の深さＤ１と略同じとなっていない。このため、溶接部４２は、第２レーザ光１２ｂにより再溶融されていない部分を含んでいる。よって、ブローホール４５が残存している。

図１０は、実施形態に係るレーザ溶接方法により溶接した被溶接部材４０を例示した断面図である。図１０に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接方法により溶接した被溶接部材４０の断面には、融合不良４４が観察されていない。また、ブローホール４５が観察されていない。このように、本実施形態では、ブローホール４５の形成を抑制するとともに融合不良４４を抑制することができる。

図１１は、第１レーザ光１２ａ及び第２レーザ光１２ｂによる溶接部４２の深さと、溶接品質との関係を例示したグラフであり、横軸は、入熱密度を示し、縦軸は、溶接部４２の深さを示す。入熱密度は、溶接部４２に与えられる単位体積当たりの熱量をいう。

図１１に示すように、第２レーザ光１２ｂの入熱密度を０から増加させると、第２レーザ光１２ｂによる溶接部４２の深さＤ２は、一定の割合で増加している。

一方、第１レーザ光１２ａの入熱密度が０から所定の値までは、第１レーザ光１２ａによる溶接部４２の深さＤ１は、第２レーザ光１２ｂによる溶接部４２の深さＤ２よりも大きくなっている（第１レーザ光１２ａによる深さＤ１＞第２レーザ光１２ｂによる深さＤ２）。これは、図９の比較例２の場合になっており、ブローホール４５が残存する溶接部４２となっている。

第１レーザ光１２ａの入熱密度と、第２レーザ光１２ｂの入熱密度が所定の値の場合には、第１レーザ光１２ａによる溶接部４２の深さＤ１と、第２レーザ光１２ｂによる溶接部４２の深さＤ２とが略同じ深さとなっている（第１レーザ光１２ａによる深さＤ１＝第２レーザ光１２ｂによる深さＤ２）。これは、図１０の実施形態の場合になっており、ブローホールのない溶接部４２となっている。

第１レーザ光１２ａの入熱密度が所定の値よりも大きくなると、第１レーザ光１２ａによる溶接部４２の深さＤ１は、第２レーザ光１２ｂによる溶接部４２の深さＤ２よりも小さくなっている（第１レーザ光１２ａによる深さＤ１＜第２レーザ光１２ｂによる深さＤ２）。この場合には、溶接部４２の深さＤ１より深い部分に新たなブローホール４５が発生する。

次に、比較例１及び比較例２で観察された融合不良４４及びブローホール４５の残存のメカニズムの一例を説明し、本実施形態のレーザ溶接方法のメカニズムを説明する。

図１２は、融合不良４４の発生及び残存のメカニズムを例示した図である。図１２に示すように、被溶接部材４０は、第１金属部材４０ａ、第２金属部材４０ｂ及び第３金属部材４０ｃを含んでいる。被溶接部材４０は、材料として、アルミニウムまたは銅を含んでいる。アルミニウムまたは銅の表面には、金属酸化膜４６が形成されている。被溶接部材４０に対してレーザ光１２を照射すると、照射された部分は溶融する。このとき、溶融池４３と、その周りとの間の界面上には、金属酸化膜４６が浮遊している。そして、溶融池４３が凝固する間に、金属酸化膜４６は、界面で凝集し、界面に偏析するようになる。そして、溶融池４３が凝固し、溶接部４２が形成されると、溶接部４２と、そのまわりとの界面に、融合不良４４が形成される。このように、融合不良４４は、金属酸化膜４６が溶接部４２の界面に偏析することにより形成されると考えられる。

比較例１のレーザ溶接方法では、第２レーザ光１２ｂの集光径が、第３金属部材４０ｃの厚さの５〜２５％となっていない。このため、キーホール溶接となっておらず、溶融池４３を揺らすように動かすことができない。これにより、融合不良４４が残存している。

一方、本実施形態では、第２レーザ光１２ｂの集光径が、第３金属部材４０ｃの厚さの５〜２５％とされている。このため、キーホール溶接となっており、溶融池４３を揺らすように動かすことができる。また、第２レーザ光１２ｂによる溶融池４３の深さＤ２が、溶接部４２の深さＤ１と略同じとなっている。これにより、溶接部４２とその周りとの界面に残存する金属酸化膜４６まで第２レーザ光１２ｂが到達することができる。よって、金属酸化膜４６を散らすことができ、金属酸化膜４６の偏析を抑制することができる。これにより、融合不良４４の残存を抑制することができる。

図１３は、ブローホールの発生及び残存のメカニズムを例示した図である。図１３に示すように、第１金属部材４０ａ、第２金属部材４０ｂ及び第３金属部材４０ｃの表面に形成された金属酸化膜４６中には、水分４７、油等が吸着されている場合がある。金属酸化膜４６が形成された被溶接部材４０に対してレーザ光１２を照射すると、溶融池４３中に、水分４７が起因の気孔４８が発生する。気孔４８は、例えば、水素を含んでいる。そして、溶融池４３が凝固した溶接部４２には、気孔４８が閉じ込められたブローホール４５が残存することになる。

比較例２のレーザ溶接方法では、第２レーザ光１２ｂにより形成された溶融池４３の深さＤ２が、溶接部４２の深さＤ１と略同じとなっていない。このため、溶接部４２は、第２レーザ光１２ｂにより再溶融されていない部分を含んでいる。よって、ブローホール４５の残存を抑制することができない。

一方、本実施形態では、第２レーザ光１２ｂにより形成された溶融池４３の深さＤ２が、溶接部４２の深さＤ１と略同じとなっている。このため、溶接部４２が、第２レーザ光１２ｂにより再溶融されている。よって、ブローホール４５の残存を抑制することができる。

溶接部４２に、融合不良４４及びブローホール４５が残存する場合には、溶接強度の低下や溶接部４２の電気抵抗の増大により、被溶接部材の品質を向上することができない。しかしながら、本実施形態は、融合不良４４及びブローホール４５の残存を抑制することができるので、良好な接合界面を得ることができる。そして、溶接強度を向上させ、溶接部４２の電気抵抗の変化を抑制し、被溶接部材４０の品質を向上することができる。

（比較例３との対比）
次に、比較例３を説明する。比較例３を説明した後に、比較例３と対比させて本実施形態の効果を説明する。

図１４は、比較例３に係る溶接方法により溶接された被溶接部材３４０を例示した図である。図１５は、比較例３に係る溶接方法により溶接された被溶接部材３４０を例示した断面図であり、図１４のＥＥ線の断面図を示す。図１６は、実施形態に係るレーザ溶接方法により溶接された被溶接部材４０を例示した図である。図１７は、実施形態に係るレーザ溶接方法により溶接された被溶接部材４０を例示した断面図であり、図１６のＦＦ線の断面図を示す。

図１４及び図１５に示すように、比較例３に係る溶接方法は、抵抗または超音波による溶接方法である。被溶接部材４０をツール３００の先端によって挟みこむ。挟んだツール３００の先端間に電流を流すことによって被溶接部材４０を溶接する。または、ツール３００の先端間に超音波を発生させて溶接する。比較例３の溶接方法では、ツール３００の挟み込みが必要であり、ツール３００の径分だけ接合しろＨを必要とする。よって、第３金属部材３４０ｃにおける非発電部３４０ｄが大きくなっている。

一方、図１６及び図１７に示すように、本実施形態では、被溶接部材４０の端面４１にレーザ光１２を照射することにより溶接する。よって、ツール３００等による挟み込みが不要となっている。接合しろＨは、溶接部４２の端面４１からの深さ分のみである。よって、第３金属部材４０ｃにおける非発電部４０ｄを小さくすることができる。

さらに、集光径の異なるレーザ光１２を２回走査している。これにより、端面部分４１ｃにおける箔集合体における各箔の端面４１のバラつきをならし、溶接部４２の表面を均一にすることができる。よって、溶接強度を向上させ、電気抵抗値を均一にすることができる。

（比較例４との対比）
次に、比較例４を説明する。比較例４を説明した後に、比較例４と対比させて本実施形態の効果を説明する。

比較例４は、特許文献１に記載されたレーザ溶接方法であり、第１〜第３のレーザビームを照射する方法である。第２及び第３のレーザビームは、第１のレーザビームの内側に存在し、第１のレーザビームよりも高い出力を有している。そして、比較例４のレーザ溶接方法は、第１〜第３の部材が積層された被溶接部材に対して、第１の部材側から第１のレーザビームを照射して溶融部を形成する第１溶融工程と、溶融部に第２のレーザビームを照射し、第２のレーザビームに沿って、より高温の第１キーホールを発生させる第２容融工程と、溶融部に第３のレーザビームを照射し、第３のレーザビームに沿って、より高温の第２キーホールを発生させる第３溶融工程を含んでいる。このようにして、比較例４のレーザ溶接方法は、第１〜第３の部材を溶融させて被溶接部材を溶接している。

しかしながら、比較例４のレーザ溶接方法は、第１〜３のレーザビームを用いて各部材に溶融部を形成しながら深さ方向に溶接していく必要がある。このため、長時間を要している。また、第１のレーザビームによって照射された部分のうち、第２、第３のレーザビームが照射されない部分は、再溶融されていないので、ブローホールが残存する。さらに、金属酸化膜の偏析による融合不良についての対策はされていない。したがって、比較例４のレーザ溶接方法は、ブローホールの形成を抑制することができない。また、金属酸化膜の偏析による融合不良を抑制することができない。

これに対して、本実施形態では、第１レーザ光１２ａにより溶接された溶接部４２全体を、第２レーザ光１２ｂにより再溶融することにより、ブローホール４５を除去することができ、ブローホール４５の発生及び残存を抑制することができる。

また、第１レーザ光１２ａの集光径Ｌ１よりも小さい集光径Ｌ２を有する第２レーザ光１２ｂを、溶融池４３を揺らすように照射している。これにより、溶融池４３を撹拌し、融合不良４４の原因である金属酸化膜４６を破壊することができる。よって、良好な接合界面を得ることができる。

（実施形態の変形例１）
次に、実施形態の変形例１を説明する。図１８は、実施形態の変形例１に係る第２レーザ光１２ｂが照射された被溶接部材４０の端面４１を例示した平面図である。上述の実施形態においては、溶融池４３を揺らす方法として、第２レーザ光１２ｂの照射位置を、端面４１における第１方向と交差する第２方向に搖動させながら、第１方向に移動させている。

図１８に示すように、変形例１では、第２レーザ光１２ｂの照射位置を、ウォブリング（回転走査）させる。すなわち、第２レーザ光１２ｂを、溶接部４２の端面部分に円を描くように回転させつつ、第１方向に走査させながら照射する。この場合でも、溶融池４３を揺らすことができ、溶融池４３を撹拌し、融合不良４４の原因である金属酸化膜４６を破壊することができる。また、本変形例では、第２レーザ光１２ｂが、第１方向及び第２方向だけでなく、端面４１に平行な面内におけるあらゆる方向に走査される。そして、溶融池４３が渦を巻くように撹拌される。これにより、界面に偏析される金属酸化膜４６をより効果的に破壊することができる。よって、金属酸化膜４６の偏析による融合不良４４を抑制することができる。この他の効果は、前述の実施形態と同様である。

（実施形態の変形例２）
次に、実施形態の変形例２を説明する。図１９は、実施形態の変形例２に係る第２レーザ光１２ｂが照射された被溶接部材４０の端面４１を例示した平面図である。

図１９に示すように、変形例２では、第２レーザ光１２ｂの出力をパルス状の間欠照射としている。すなわち、第２レーザ光１２ｂの出力を間欠的に変化させつつ、第２レーザ光１２ｂを、第１方向に走査させながら照射する。第２レーザ光１２ｂの出力を変化させることにより、溶融池４３を深さ方向にも揺らすことができる。よって、融合不良の原因である金属酸化膜４６を破壊する効果を高めることができる。なお、第２レーザ光１２ｂの集光径Ｌ２が、溶接部４２のＹ軸方向における長さよりも小さい場合には、第１方向以外の方向にも走査させつつ、第１方向に走査させながら照射する。その他の効果は、前述の実施形態と同様である。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

１ レーザ溶接装置
１０ レーザ発振機
１０ａ 第１レーザ発振機
１０ｂ 第２レーザ発振機
１１、１１ａ、１１ｂ ファイバー
１２ レーザ光
１２ａ 第１レーザ光
１２ｂ 第２レーザ光
１３ 信号線
２０ レーザ・ヘッド制御部
２０ａ 第１レーザ・ヘッド制御部
２０ｂ 第２レーザ・ヘッド制御部
３０ 溶接ヘッド
３０ａ 第１溶接ヘッド
３０ｂ 第２溶接ヘッド
３１ ガルバノミラー
４０ 被溶接部材
４０ａ 第１金属部材
４０ｂ 第２金属部材
４０ｃ 第３金属部材
４０ｄ 非発電部
４１ 端面
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 端面部分
４２ 溶接部
４３ 溶融池
４４ 融合不良
４５ ブローホール
４６ 金属酸化膜
４７ 水分
４８ 気孔
１４０、２４０、３４０ 被溶接部材
１４０ａ、１４０ｂ、２４０ａ、２４０ｂ 板端子
１４０ｃ、２４０ｃ 箔集合体
３００ ツール
３４０ｄ 非発電部
Ｄ１、Ｄ２ 深さ
Ｈ 接合しろ
Ｌ１、Ｌ２ 集光径

Claims (6)

1. 第１金属部材と、第２金属部材と、前記第１金属部材及び前記第２金属部材により挟まれた第３金属部材と、を含む被溶接部材に対して、前記被溶接部材の端面における前記第１金属部材と前記第２金属部材とにより前記第３金属部材を挟む方向に対して直交する第１方向にレーザ光を走査し、少なくとも前記第３金属部材の端面部分を照射して、各金属部材を相互に溶接するレーザ溶接方法であって、
   所定の集光径を前記端面において有する第１レーザ光を、前記第３金属部材の前記端面部分に対して、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記被溶接部材を溶融及び凝固させて溶接部を形成し、
   前記第１レーザ光の前記集光径よりも小さい前記集光径を前記端面において有する第２レーザ光であって、前記第２レーザ光の照射により前記溶接部が溶融された溶融池の前記端面からの深さが前記溶接部の前記深さと略同じになるような出力の前記第２レーザ光を、前記端面における前記溶接部の端面部分に渡って、前記第１方向以外の方向にも走査させつつ、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記溶融池を揺らした後で、凝固させて溶接するレーザ溶接方法であって、
   前記所定の集光径は、前記端面において、前記第３金属部材の前記挟む方向における長さの６０〜１００％であり、
   前記第２レーザ光の前記集光径は、前記端面において、前記第３金属部材の前記挟む方向における長さの５〜２５％である、
   レーザ溶接方法。
2. 前記第２レーザ光を、前記溶接部の端面部分に渡って、前記第１方向と交差する第２方向に搖動させつつ、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記溶融池を揺らす、
   請求項１に記載のレーザ溶接方法。
3. 前記第２レーザ光を、前記溶接部の端面部分に円を描くように回転させつつ、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記溶融池を揺らす、
   請求項１に記載のレーザ溶接方法。
4. 前記第２レーザ光の前記出力を間欠的に変化させつつ、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記溶融池を揺らす、
   請求項１に記載のレーザ溶接方法。
5. 前記第１レーザ光の前記端面における前記集光径は、前記被溶接部材を熱伝導溶接する前記集光径とされ、前記第２レーザ光の前記端面における前記集光径は、前記溶接部をキーホール溶接する前記集光径とされた、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ溶接方法。
6. 第１金属部材と、第２金属部材と、前記第１金属部材及び前記第２金属部材により挟まれた第３金属部材と、を含む被溶接部材に対して、前記被溶接部材の端面における前記第１金属部材と前記第２金属部材とにより前記第３金属部材を挟む方向に対して直交する第１方向にレーザ光を走査し、少なくとも前記第３金属部材の端面部分を照射して、各金属部材を相互に溶接するレーザ溶接装置であって、
   所定の集光径を前記端面において有する第１レーザ光を、前記第３金属部材の前記端面部分に対して照射する第１溶接ヘッドと、
   前記第１レーザ光の前記集光径よりも小さい前記集光径を前記端面において有する第２レーザ光を、前記被溶接部材に対して照射する第２溶接ヘッドと、
   前記第１溶接ヘッドを制御する第１レーザ・ヘッド制御部と、
   前記第２溶接ヘッドを制御する第２レーザ・ヘッド制御部と、
   を備え、
   前記第１レーザ・ヘッド制御部は、前記第１レーザ光を、前記第３金属部材の前記端面部分に対して、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記被溶接部材を溶融及び凝固させて溶接部を形成するように、前記第１溶接ヘッドを制御し、
   前記第２レーザ・ヘッド制御部は、前記第２レーザ光の照射により前記溶接部が溶融された溶融池の前記端面からの深さが、前記溶接部の前記深さと略同じになるように、前記第２レーザ光の出力を制御し、
   前記第２レーザ・ヘッド制御部は、前記第２レーザ光を、前記端面における前記溶接部の端面部分に渡って、前記第１方向以外の方向にも走査させつつ、前記第１方向に走査させながら照射することにより、前記溶融池を揺らした後で、凝固させて溶接するように、前記第２溶接ヘッドを制御し、
   前記所定の集光径は、前記端面において、前記第３金属部材の前記挟む方向における長さの６０〜１００％であり、
   前記第２レーザ光の前記集光径は、前記端面において、前記第３金属部材の前記挟む方向における長さの５〜２５％である、
   レーザ溶接装置。

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