WO2021187311A1 - 溶接方法および溶接装置 - Google Patents

Abstract

加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するレーザ光を加工対象の表面に照射することにより、加工対象のレーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う、溶接方法であって、レーザ光は、複数のビームを含み、複数のビームは、少なくとも一つの主ビームと、当該主ビームよりもパワーが小さい少なくとも一つの副ビームとを含み、表面上に、少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域と、が形成され、表面上において隣接する複数のビームの中心間の最小距離が、７５［μｍ］以下である。

Description

溶接方法および溶接装置

　本発明は、溶接方法および溶接装置に関する。

　金属材料からなる加工対象を溶接する手法の一つとして、レーザ溶接が知られている。レーザ溶接とは、レーザ光を加工対象の溶接すべき部分に照射し、レーザ光のエネルギーで当該部分を溶融させる溶接方法である。レーザ光が照射された部分には、溶融池と呼ばれる溶融した金属材料の液溜りが形成され、その後、溶融池が固化することによって溶接が行われる。

　また、レーザ光を加工対象に照射する際には、その目的に応じ、レーザ光のプロファイルが成形されることもある。例えば、レーザ光を加工対象の切断に用いる場合に、レーザ光のプロファイルを成形する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特表２０１０－５０８１４９号公報

　ところで、溶接時には、この溶融池からはスパッタと呼ばれる飛散物が発生することが知られている。このスパッタは、溶融金属が飛散したものであり、その発生を減らすことは加工欠陥を防ぐ上で重要である。スパッタは、溶融金属が飛散したものであることから、スパッタが発生すると溶接個所における金属材料が減少してしまっていることにもなる。つまり、スパッタの発生が多くなると、溶接個所の金属材料が不足してしまい、強度不良等を引き起こすことにもなる。また、発生したスパッタは、溶接個所の周辺に付着することになるが、これがのちに剥離し、電気回路等に付着すると、電気回路に異常をきたしてしまう。したがって、電気回路用の部品に対して溶接を行うことは困難な場合がある。

　また、この種の溶接において、加工対象がより小さい場合や細いような場合にあっては、溶接部の面積をより小さく、つまりビームの直径をより小さくすることが必要となる。

　そこで、本発明の課題の一つは、例えば、スパッタを抑制しながら、溶接部の面積をより小さく、つまりビームの直径をより小さくすることが可能な、新規な溶接方法および溶接装置を得ること、である。

　本発明の溶接方法にあっては、例えば、加工対象に対して相対的に掃引方向に移動する前記レーザ光を前記加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象の前記レーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う、溶接方法であって、前記レーザ光は、複数のビームを含み、前記複数のビームは、少なくとも一つの主ビームと、当該主ビームよりもパワーが小さい少なくとも一つの副ビームとを含み、前記表面上に、前記少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、前記少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域と、が形成され、前記表面上において隣接する前記複数のビームの中心間の最小距離が、７５［μｍ］以下である。

　前記溶接方法にあっては、前記レーザ光は、シングルモードレーザ光であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記表面上において、前記ビームの直径が１００［μｍ］以下であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記表面上において、前記掃引方向と直交する方向に最も離間した前記複数のビームの中心間の距離が、３００［μｍ］以下であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記主パワー領域のパワーと前記副パワー領域のパワーとの比が、７２：１から１：５０までの範囲内であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記少なくとも一つの主ビームに対して、前記掃引方向の前方に、前記少なくとも一つの副ビームが配置されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記少なくとも一つの主ビームに対して、前記掃引方向の後方に、前記少なくとも一つの副ビームが配置されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記少なくとも一つの主ビームに対して、前記掃引方向と交差する方向にずれて、前記少なくとも一つの副ビームが配置されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記少なくとも一つの主ビームに対して、その周囲に、前記少なくとも一つの副ビームとしての複数の副ビームが配置されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記複数の副ビームが、円弧状に配置されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記複数の副ビームが、四角形状に配置されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記主パワー領域と、前記副パワー領域とは、前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームによって形成された溶融池と前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームによって形成された溶融池とが部分的に重なるように配置されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光の波長と、前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光の波長とが、同一であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光の波長は、前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光の波長よりも、前記加工対象に対する吸収率が高い波長であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光と、前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光とが、同一の発振器から出射されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光と、前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光とが、異なるレーザ発振器から出射されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記レーザ光のＭ^２ビーム品質は、１．３以下であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記複数のビームの中心間の距離が、５［μｍ］以上であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記複数のビームの配置が、ビームシェイパによって形成されてもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記ビームシェイパは回折光学素子であってもよい。

　前記溶接方法にあっては、前記加工対象は、少なくとも二つの部材が重ねられてもよい。

　前記溶接方法にあっては、主ビームの直径と前記副ビームの直径が同一であってもよい。

　本発明の溶接装置にあっては、例えば、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射された光を成形した複数のビームを含むレーザ光を加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象の前記レーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う光学ヘッドと、を備え、前記レーザ光が前記加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するよう、前記加工対象と前記光学ヘッドの少なくとも一部とは相対移動可能に構成され、前記複数のビームは、少なくとも一つの主ビームと、当該主ビームよりもパワーが小さい少なくとも一つの副ビームとを含み、前記表面上に、前記少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、前記少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域と、が形成され、前記表面上において隣接する前記複数のビームの中心間の最小距離が、７５［μｍ］以下である。

　本発明によれば、スパッタの発生を抑制することができるとともに、溶接部の面積をより小さく、つまりビームの直径をより小さくすることができる。

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、第１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、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上におけるビーム（スポット）の一例を示す模式図である。 図４は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上におけるビーム（スポット）の一例を示す模式図である。 図５は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上における掃引方向と直交する方向における各ビームの強度分布の一例を示す説明図である。 図６は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上における掃引方向と直交する方向における各ビームの強度分布の別の一例を示す説明図である。 図７は、第１実施形態のレーザ溶接装置による溶接におけるスパッタ数の、参考例としての回折光学素子を有しないレーザ溶接装置による溶接におけるスパッタ数に対する比、を示すグラフである。 図８は、第１実施形態のレーザ溶接装置による溶接部位の表面と、掃引方向における表面の高さの変化と、を示す説明図である。 図９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１０は、第３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１１は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上におけるビーム（スポット）の一例を示す模式図である。 図１２は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上におけるビーム（スポット）の一例を示す模式図である。 図１３は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上におけるビーム（スポット）の一例を示す模式図である。 図１４は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上におけるビーム（スポット）の一例を示す模式図である。 図１５は、第１実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光の加工対象の表面上におけるビーム（スポット）の例を番号付きのセルを有したマトリクスで説明するための、各ビームの位置を示す番号の配置を示す図である。 図１６は、図３の例について、ビームの配置と、各ビームの番号と、を示す説明図である。

　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結果（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、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。

　以下に示される実施形態は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。

　また、各図において、方向Ｘを矢印Ｘで表し、方向Ｙを矢印Ｙで表し、方向Ｚを矢印Ｚで表している。方向Ｘ、方向Ｙ、および方向Ｚ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Ｗの表面Ｗａ（加工面）の法線方向である。

［第１実施形態］
［レーザ溶接装置の構成］
　図１は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００の概略構成を示す図である。レーザ溶接装置１００は、レーザ装置１１０と、光学ヘッド１２０と、レーザ装置１１０と光学ヘッド１２０とを接続する光ファイバ１３０と、を備えている。レーザ溶接装置１００は、溶接装置の一例である。

　レーザ溶接装置１００の加工対象Ｗは、例えば、鉄系の金属材料や、アルミニウム系の金属材料、銅系の金属材料等で作られうる。また、加工対象Ｗは、例えば、板状の形状を有し、加工対象Ｗの厚さは、例えば、１［ｍｍ］以上、１０［ｍｍ］以下であるが、これには限定されない。また、加工対象Ｗは、複数の部材が重ね合わせられたものである。複数の部材の数や、各部材の厚さは、種々に変更することができる。

　レーザ装置１１０は、レーザ発振器を備えており、一例としては、数ｋＷのパワーのシングルモードのレーザ光を出力できるよう構成されている。なお、レーザ装置１１０は、例えば、内部に複数の半導体レーザ素子を備え、当該複数の半導体レーザ素子の合計の出力として数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。また、レーザ装置１１０は、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザ等様々なレーザ光源を備えてもよい。

　光ファイバ１３０は、レーザ装置１１０から出力されたレーザ光を光学ヘッド１２０に導く。レーザ装置１１０が、シングルモードレーザ光を出力する場合、光ファイバ１３０は、シングルモードレーザ光を伝播するよう構成される。この場合、シングルモードレーザ光のＭ^２ビーム品質は、１．３以下に設定される。Ｍ^２ビーム品質は、Ｍ２ファクタとも称されうる。

　光学ヘッド１２０は、レーザ装置１１０から入力されたレーザ光を、加工対象Ｗに向かって照射するための光学装置である。光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１と、集光レンズ１２２と、ＤＯＥ１２３（diffractive　optical　element、回折光学素子）と、を備えている。コリメートレンズ１２１、集光レンズ１２２、およびＤＯＥ１２３は、光学部品とも称されうる。

　光学ヘッド１２０は、加工対象Ｗ上でレーザ光Ｌの照射を行いながらレーザ光Ｌを掃引するために、加工対象Ｗとの相対位置を変更可能に構成されている。光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対移動は、光学ヘッド１２０の移動、加工対象Ｗの移動、または光学ヘッド１２０および加工対象Ｗの双方の移動により、実現されうる。

　コリメートレンズ１２１は、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。また、集光レンズ１２２は、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Ｗに照射する。

　ＤＯＥ１２３は、コリメートレンズ１２１と集光レンズ１２２との間に配置され、レーザ光のビームの形状（以下、ビーム形状と称する）を成形する。図２に概念的に例示されるよう、ＤＯＥ１２３は、例えば、周期の異なる複数の回折格子１２３ａが重ね合わせられた構成を備えている。ＤＯＥ１２３は、平行光を、各回折格子１２３ａ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。ＤＯＥ１２３は、ビームシェイパとも称されうる。

［ビーム（スポット）の形状］
　ＤＯＥ１２３は、コリメートレンズ１２１から入力されたレーザ光を、複数のビームに分割する。図３，４は、それぞれ、加工対象Ｗの表面Ｗａ上に形成されたレーザ光Ｌのビーム（スポット）の一例を示す図である。なお、図３，４では、簡単のため、主ビームＢ１が実線で示され、副ビームＢ２が破線で示されている。また、図３，４中の矢印ＳＤは、ビームの加工対象Ｗの表面Ｗａ上での掃引方向を示している。図３，４に例示されるように、光学ヘッド１２０は、ＤＯＥ１２３を交換することにより、種々の配置の複数のビームを含むレーザ光を出力することができる。

　ＤＯＥ１２３は、レーザ光を複数のビームに分割する。複数のビームは、少なくとも一つの主ビームＢ１と、少なくとも一つの副ビームＢ２と、を含む。副ビームＢ２は、主ビームＢ１よりもパワーが小さいビームである。一例としては、主ビームＢ１のパワーと副ビームＢ２のパワーとの比は、２：１に設定されるが、これには限定されない。

　また、ＤＯＥ１２３は、表面Ｗａ上に、少なくとも一つの主ビームＢ１のスポットと、少なくとも一つの副ビームＢ２のスポットとが形成されるよう、レーザ光を分割する。図３の例では、ＤＯＥ１２３によるビームの成形により、表面Ｗａ上には、一つの主ビームＢ１のスポットと、当該主ビームＢ１のスポットの周囲に正方形状（四角形状）に並んだ複数の副ビームＢ２のスポットと、が形成されている。また、図３の例では、複数のビームは、３行×３列の正方形のマトリクス状に配置されており、行方向（Ｙ方向）におけるビーム間の間隔と列方向（Ｘ方向、掃引方向ＳＤ）におけるビーム間の間隔とは全て同一に設定されている。そして、９個のビームのうち、中央の１個のビームが主ビームＢ１であり、当該１個の主ビームＢ１の周囲の８個のビームが副ビームＢ２である。

　また、図４の例では、ＤＯＥ１２３によるビームの成形により、表面Ｗａ上には、複数の主ビームＢ１のスポットと、当該複数の主ビームＢ１のスポットの周囲に正方形状（四角形状）に並んだ複数の副ビームＢ２のスポットと、が形成されている。また、図４の例では、複数のビームは、４行×４列の正方形のマトリクス状に配置されており、行方向（Ｙ方向）におけるビーム間の間隔と列方向（Ｘ方向、掃引方向ＳＤ）におけるビーム間の間隔とは全て同一に設定されている。そして、１６個のビームのうち、中央の４個のビームが主ビームＢ１であり、当該４個の主ビームＢ１の周囲の１２個のビームが副ビームＢ２である。主ビームＢ１が照射される領域は、主パワー領域の一例であり、副ビームＢ２が照射される領域は、副パワー領域の一例である。

　さらに、発明者らの実験的な研究により、加工対象の材質によってスパッタの抑制に好適な、少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域のパワー比の範囲が判明した。例えば、炭素鋼、ステンレス鋼または鉄合金等の鉄系の金属材料に対しては少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域のパワー比が１０：１～１：２０であるのが好適であり、純銅、または銅合金等の銅系の金属材料に対しては少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域のパワー比が１０：１～１：１であるのが好適であり、また、純アルミニウム、またはアルミニウム合金等のアルミ系の金属材料に対しては少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域のパワー比が１０：１～１：１であるのが好適であることが判明した。

　また、図３に示されるように、ＤＯＥ１２３は、表面Ｗａ上において、いずれかの副ビームＢ２のスポットの少なくとも一部が、掃引方向ＳＤにおいて主ビームＢ１のスポットの前方に位置するよう、ビームを成形する。具体的には、いずれかの副ビームＢ２が、主ビームＢ１の前端Ｂ１ｆを通り掃引方向ＳＤと直交する仮想直線ＶＬよりも掃引方向ＳＤの前方の領域Ａ内に、少なくとも部分的に、位置していればよい。また、いずれかの副ビームＢ２のスポットが、主ビームＢ１のスポットの後方に位置してもよい。この場合には、いずれかの副ビームＢ２が、主ビームＢ１の後端（不図示）を通り掃引方向ＳＤと直交する仮想直線（不図示）よりも掃引方向ＳＤの後方の領域（不図示）内に、少なくとも部分的に、位置していればよい。

　図５，６は、それぞれ、レーザ光の加工対象Ｗの表面Ｗａ上における掃引方向ＳＤと直交する方向における各ビームの強度分布の一例を示す図である。図５，６は、いずれも、図３中の位置ｘ１での分布を示している。位置ｘ１は、主ビームＢ１の中心のＸ方向での位置である。

　図３～６に示されるように、本実施形態では、Ｙ方向、すなわち掃引方向ＳＤがＸ方向である場合の幅方向において、ビームＢ１，Ｂ２の照射領域の中心の近くに主ビームＢ１が位置され、中心からより離れた位置に副ビームＢ２が位置されている。レーザ光Ｌの幅は、幅方向に最も離間した二つのビームの中心間の距離ｗと定義する。図５の場合、レーザ光Ｌの幅は、幅方向の両端に位置するビーム（副ビームＢ２）の中心間の距離ｗ１であり、図６の場合、レーザ光Ｌの幅は、幅方向の両端に位置するビーム（副ビームＢ２）の中心間の距離ｗ２である。

　発明者らの実験的な研究により、レーザ光Ｌの幅は５０［μｍ］以上３００［μｍ］以下であるのが好適であり、５０［μｍ］以上２００［μｍ］以下であるのがさらに好適であることが判明した。また、各ビームの直径ｂｄは１００［μｍ］以下であるのが好適であり、２５［μｍ］以下であるのがさらに好適であることが判明した。また、隣接する複数のビーム間の最小距離ｂｉ（図３，４参照）は、７５［μｍ］以下であるのが好適であり、５０［μｍ］以下であるのがさらに好適であることが判明した。

　また、複数のビームは統合される場合がある。この場合、主ビームＢ１および副ビームＢ２は、そのビーム断面の径方向において、例えばガウシアン形状のパワー分布を有する。この場合は、各ビームのビーム径は、そのビームのピークを含み、ピーク強度の１／ｅ^２以上の強度の領域の径として定義することができる。円形でないビームの場合は、本明細書においてはビームの中心付近を通る長い方の軸（例えば長軸）もしくは長い方の軸（長軸）に垂直方向の短い方の軸（例えば短軸）における、ピーク強度の１／ｅ^２以上の強度となる領域の長さをビーム径と定義する。また、各ビームのパワーは、そのビームのピークを含み、ピーク強度の１／ｅ^２以上の強度の領域でのパワーである。

　レーザ装置１１０や、光ファイバ１３０、コリメートレンズ１２１、集光レンズ１２２、およびＤＯＥ１２３の適宜な設計あるいは調整により、レーザ溶接装置１００は、上述したような主ビームＢ１および副ビームＢ２を含むレーザ光Ｌを出力することができる。

［溶接方法］
　レーザ溶接装置１００を用いた溶接にあっては、まず、加工対象Ｗが、レーザ光Ｌが照射される領域にセットされる。そして、ＤＯＥ１２３によって分割された主ビームＢ１および副ビームＢ２を含むレーザ光Ｌが加工対象Ｗに照射されている状態で、レーザ光Ｌと加工対象Ｗとが相対的に移動する。これにより、レーザ光Ｌが表面Ｗａ上に照射されながら当該表面Ｗａ上を掃引方向ＳＤに移動する（掃引する）。レーザ光Ｌが照射された部分は、溶融し、その後、温度の低下に伴って凝固することにより、加工対象Ｗが溶接される。なお、本実施形態では、一例として、掃引方向ＳＤは、Ｘ方向であるが、掃引方向ＳＤは、Ｚ方向と交差していればよく、Ｘ方向には限定されない。

　発明者らの実験的な研究から、レーザ光Ｌにおいて、副ビームＢ２の少なくとも一部の領域を、主ビームＢ１に対して掃引方向ＳＤにおける前方に位置することにより、スパッタの発生を抑制できることが確認されている。これは、例えば、主ビームＢ１が到来する前に副ビームＢ２によって加工対象Ｗを予め加熱しておくことにより、副ビームＢ２および主ビームＢ１によって形成される加工対象Ｗの溶融池がより安定化するからであると推定できる。

　そして、比較的広い範囲において十分な予熱を行うという観点から、複数のビーム間の最小距離は、５［μｍ］以上であるのが好ましく、１０［μｍ］以上であるのがより好ましいことが判明した。

［実験結果］
　図７は、本実施形態のレーザ溶接装置１００による溶接におけるスパッタ数の、参考例としてのＤＯＥ１２３を有しないレーザ溶接装置による溶接におけるスパッタ数に対する比、を示すグラフである。

　発明者らは、レーザ溶接装置１００を用いて、加工対象Ｗに対して、実際に、図３，４のそれぞれのビーム形状を有したレーザ光Ｌを照射してレーザ溶接を実行し、スパッタ数を計測する実験を行った。また、参考例として、ＤＯＥ１２３が無く加工対象Ｗに照射されたレーザ光が単一のビーム（スポット）を有する場合についても同条件でスパッタ数を計測する実験を行った。図７に示すグラフでは、図３，４の各場合のスパッタ数の、参考例の場合のスパッタ数に対する比を示している。

　当該実験では、表面Ｗａとレーザ光Ｌとの相対的な移動速度（以下、掃引速度と称する）が、３０［ｍ／ｍｉｎ］、２０［ｍ／ｍｉｎ］、１０［ｍ／ｍｉｎ］、５［ｍ／ｍｉｎ］、２［ｍ／ｍｉｎ］、１［ｍ／ｍｉｎ］、０．５［ｍ／ｍｉｎ］の場合について、溶接において生じた５０［μｍ］を超えるスパッタの数を測定した。

　当該実験では、レーザ装置１１０から出力されるレーザ光の波長は１０７０［ｎｍ］に設定され、図３のビーム形状の場合（図７中○）、図４のビーム形状の場合（図７中□）、および参考例の場合（図７中△）、のそれぞれにおいて、ビームの数や配置が異なるものの、レーザ光Ｌのパワーの合計値は、全て１．５［ｋＷ］に設定された。

　当該実験では、図３のビーム形状および図４のビーム形状の場合において、レーザ光Ｌの幅ｗ（ｗ１，ｗ２）は、１００［μｍ］に設定されるとともに、各ビームのスポットの直径ｂｄは、２１［μｍ］に設定された。また、隣接するビームの中心間のＸ方向およびＹ方向における距離は、図３のビーム形状の場合においては３３［μｍ］に設定され、図４のビーム形状の場合においては２５［μｍ］に設定された。また、Ｍ^２ビーム品質は、１．０６に設定された。

　また、加工対象Ｗとしては、１０［ｍｍ］の厚さの１枚のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が用いられた。なお、厚さ方向（Ｚ方向）に重ねられた加工対象Ｗが互いに密着している場合、アスペクト比は、加工対象Ｗの厚さおよび枚数にはほぼ依存しないものと推定できる。言い換えると、加工対象Ｗが厚さ方向に互いに密着して複数枚重ねられた同一材料の板材である場合も、加工対象Ｗが１枚の板材である本実験の場合と同じ結果が得られると、推定できる。

　図７に示されるように、実験では、各条件について、比が１以下となった。言い換えると、図３のビーム形状および図４のビーム形状で溶接を行った全ての場合において、スパッタ数が参考例以下となった。

　また、今回の実験により、ハンピングが低減することが確認できた。ハンピングとは、溶接時に、溶融金属の表面張力のバランスが崩れ、溶融金属内の溶接進行方向後方への湯流れ速度が間欠的になり、溶融金属の山と谷が周期的に発生現象である。図８は、図４のビーム形状の場合の溶接部位Ｗｍの表面Ｗａと、掃引方向における表面Ｗａの高さの変化と、を示している。図８の上段は、溶接部位Ｗｍの表面Ｗａの写真であり、下段は、上段の写真中の位置ｙ１における溶接部位Ｗｍの表面ＷａのＺ方向の位置の変化を実線で示し、ＤＯＥ１２３無しの参考例での溶接部位Ｗｍの表面ＷａのＺ方向の位置の変化を破線で示している。図８の下段に示されるように、本実施形態における位置ｙ１での表面ＷａのＺ方向の位置の最大差はδ１であり、参考例における最大差はδ０であり、δ１＜δ０であることがわかる。このように、本実施形態によれば、ＤＯＥ１２３無しの参考例に比べて、ハンピングを低減することができる。

　以上、説明したように、本実施形態では、レーザ溶接装置１００が出力するレーザ光Ｌは、複数のビームを含み、複数のビームは、少なくとも一つの主ビームＢ１と、当該主ビームＢ１よりもパワーが小さい少なくとも一つの副ビームＢ２とを含み、表面Ｗａ上に、少なくとも一つの主ビームＢ１を含む主パワー領域と、少なくとも一つの副ビームＢ２を含む副パワー領域と、が形成される。そして、表面Ｗａ上において隣接する複数のビームの中心間の最小距離が７５［μｍ］以下に設定される。

　このような溶接方法および溶接装置によれば、スパッタの発生を抑制しながら、溶接部位Ｗｍの幅をより狭くすることができる。

　また、発明者らの実験的研究により、各ビーム（主ビームＢ１、副ビームＢ２）の直径は、表面Ｗａ上において、１００［μｍ］以下であるのが好適であり、掃引方向ＳＤと直交する方向に最も離間した複数のビームの中心間の距離は、表面Ｗａ上において、３００［μｍ］以下であるのが好適であることが判明した。

　このような溶接方法および溶接装置によれば、例えば、スパッタの発生を抑制しながら、溶接部位Ｗｍの幅をより狭くできる。

　また、レーザ光ＬのＭ^２ビーム品質は、１．３以下であるのが好適である。これにより、スパッタの発生を抑制しながら、溶接部位Ｗｍの幅をより狭くできる。

　また、発明者らの実験的研究により、図３，４に示されるように、少なくとも一つの主ビームＢ１に対して掃引方向ＳＤの前方に少なくとも一つの副ビームＢ２が配置される場合、少なくとも一つの主ビームＢ１に対して掃引方向ＳＤの後方に少なくとも一つの副ビームＢ２が配置される場合、少なくとも一つの主ビームＢ１に対して掃引方向ＳＤと交差する方向にずれて少なくとも一つの副ビームＢ２が配置される場合、少なくとも一つの主ビームＢ１に対してその周囲に複数の副ビームＢ２が配置される場合、および複数の副ビームが四角形状に配置される場合、のそれぞれについて、スパッタの発生を抑制しながら、溶接部位Ｗｍの幅をより狭くできることが判明した。

　また、発明者らの実験的研究により、主パワー領域のパワーと副パワー領域のパワーとの比が７２：１から１：５０までの範囲内である場合、について、スパッタの発生を抑制しながら、溶接部位Ｗｍの幅をより狭くできることが判明した。

　また、本実施形態にあっては、主パワー領域と副パワー領域とが、主パワー領域に含まれる少なくとも一つの主ビームＢ１によって形成された溶融池と副パワー領域に含まれる少なくとも一つの副ビームＢ２によって形成された溶融池とが部分的に重なるように配置されてもよい。この場合、主ビームＢ１のエネルギーの少なくとも一部が加工対象Ｗのうち副ビームＢ２によって形成された溶融池に照射される。その結果、主ビームＢ１によって形成される溶融池が比較的安定し、スパッタの発生を抑制する効果が得られる。

　また、本実施形態にあっては、主ビームＢ１が加工対象Ｗにキーホールを発生させうるパワー密度を有してもよい。この場合、溶接における溶け込み深さを深くすることができる。

　また、本実施形態にあっては、主パワー領域に含まれる少なくとも一つの主ビームのレーザ光の波長と、副パワー領域に含まれる少なくとも一つの副ビームのレーザ光の波長とが、同一であってもよい。この場合、単一のレーザ光から主ビームおよび副ビームを生成できる。

　また、本実施形態にあっては、副パワー領域に含まれる少なくとも一つの副ビームのレーザ光の波長は、主パワー領域に含まれる少なくとも一つの主ビームのレーザ光の波長よりも、加工対象に対する吸収率が高い波長であってもよい。この場合、副ビームのパワーまたはパワー密度が比較的低い場合にあっても、加工対象に与えるエネルギーを比較的大きくでき、副ビームを照射することの効果を享受できる。

　また、本実施形態にあっては、主パワー領域に含まれる少なくとも一つの主ビームのレーザ光と、副パワー領域に含まれる少なくとも一つの副ビームのレーザ光とが、同一の発振器から出射されてもよい。この場合、単一の発振器から出射されたレーザ光から主ビームおよび副ビームを生成できる。

　また、本実施形態にあっては、主パワー領域に含まれる少なくとも一つの主ビームのレーザ光と、副パワー領域に含まれる少なくとも一つの副ビームのレーザ光とが、異なるレーザ発振器から出射されてもよい。この場合、主ビームおよび副ビームのそれぞれの特性を独立に設定し易くなる。

［第２実施形態］
　図９は、第２実施形態のレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。レーザ溶接装置２００は、加工対象Ｗ１にレーザ光Ｌを照射して加工対象Ｗ１の溶接を行う。加工対象Ｗ１は、２枚の板状の金属部材Ｗ１１、Ｗ１２を重ね合わせて構成されている。レーザ溶接装置２００は、レーザ溶接装置１００と同様の作用原理によって溶接を実現するものである。したがって、以下では、レーザ溶接装置２００の装置構成の説明のみを行う。

　レーザ溶接装置２００は、レーザ装置２１０と、光学ヘッド２２０と、光ファイバ２３０とを備えている。

　レーザ装置２１０は、レーザ発振器を備えており、レーザ装置１１０と同様に構成されており、例えば数ｋＷのパワーのレーザ光を出力できるように構成されている。光ファイバ２３０は、レーザ装置２１０から出力されたレーザ光を導波し、光学ヘッド２２０に入力させる。

　光学ヘッド２２０は、光学ヘッド１２０と同様に、レーザ装置２１０から入力されたレーザ光を、加工対象Ｗ１に向かって照射するための光学装置である。光学ヘッド２２０は、コリメートレンズ２２１と集光レンズ２２２とを備えている。

　さらに、光学ヘッド２２０は、集光レンズ２２２と加工対象Ｗ１との間に配置された、ガルバノスキャナを有している。ガルバノスキャナとは、２枚のミラー２２４ａ，２２４ｂの角度を制御することで、光学ヘッド２２０を移動させることなく、レーザ光Ｌの照射位置を移動させ、レーザ光Ｌを掃引することができる装置である。レーザ溶接装置２００では、集光レンズ２２２から出射したレーザ光Ｌをガルバノスキャナへ導くためにミラー２２６を備えている。また、ガルバノスキャナのミラー２２４ａ，２２４ｂは、それぞれモータ２２５ａ，２２５ｂによって角度が変更される。

　光学ヘッド２２０は、コリメートレンズ２２１と集光レンズ２２２との間に配置された、ビームシェイパとしてのＤＯＥ２２３を備えている。ＤＯＥ２２３は、ＤＯＥ１２３と同様に、コリメートレンズ２２１から入力されたレーザ光を分割し、主ビームと少なくとも１本の副ビームとを生成する。少なくとも１本の副ビームは、主ビームに対して掃引方向前方側に少なくともその一部が位置する。本実施形態においても、パワー比を、上記第１実施形態と同様に設定することができる。

［第３実施形態］
　図１０は、第３実施形態のレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。レーザ溶接装置３００は、加工対象Ｗ２にレーザ光Ｌを照射して加工対象Ｗ２の溶接を行う。加工対象Ｗ２は、２枚の板状の金属部材Ｗ２１、Ｗ２２を突き合わせるように隣接させて構成されている。レーザ溶接装置３００は、レーザ発振器を備えており、レーザ溶接装置１００、２００と同様の作用原理によって溶接を実現するものである。光学ヘッド３２０以外の要素（レーザ装置３１０および光ファイバ３３０）の構成は、レーザ溶接装置１００、２００の対応する要素と同様である。したがって、以下では、光学ヘッド３２０の装置構成の説明のみを行う。

　光学ヘッド３２０は、光学ヘッド１２０、２２０と同様に、レーザ装置３１０から入力されたレーザ光を、加工対象Ｗ２に向かって照射するための光学装置である。光学ヘッド３２０は、コリメートレンズ３２１と集光レンズ３２２とを備えている。

　さらに、光学ヘッド３２０は、コリメートレンズ３２１と集光レンズ３２２との間に配置された、ガルバノスキャナを有している。ガルバノスキャナのミラー３２４ａ，３２４ｂは、それぞれモータ３２５ａ，３２５ｂによって角度が変更される。光学ヘッド３２０では、光学ヘッド２２０と異なる位置にガルバノスキャナを設けている。しかしながら、光学ヘッド２２０と同様に、２枚のミラー３２４ａ，３２４ｂの角度を制御することで、光学ヘッド３２０を移動させることなく、レーザ光Ｌの照射位置を移動させ、レーザ光Ｌを掃引することができる。

　光学ヘッド３２０は、コリメートレンズ３２１と集光レンズ３２２との間に配置された、ビームシェイパとしてのＤＯＥ３２３を備えている。ＤＯＥ３２３は、ＤＯＥ１２３、２２３と同様に、コリメートレンズ３２１から入力されたレーザ光を分割し、主ビームと少なくとも１本の副ビームとを生成する。少なくとも１本の副ビームは、主ビームに対して掃引方向前方側に少なくともその一部が位置する。本実施形態においても、パワー比を、上記第１実施形態と同様に設定することができる。

　また、図１１～１４に、加工対象Ｗの表面Ｗａ上におけるレーザ光Ｌの複数のビームの配置の他の例を、示している。

　図１１の例において、レーザ光Ｌは、一つの主ビームＢ１と、一つの副ビームＢ２と、を有し、副ビームＢ２は、主ビームＢ１に対して掃引方向ＳＤ（Ｘ方向）の前方に離れて位置されている。

　図１２の例において、レーザ光Ｌは、中央に配置された１個の主ビームＢ１と、その周囲に環状に配置された１６個の副ビームＢ２と、を有している。

　図１３の例において、レーザ光Ｌは、５×５の正方形のマトリクス状に配置された２５個のビームを有するとともに、中央に配置された１個の副ビームＢ２と、その周囲に３×３の正方形状（四角形状）に配置された９個の主ビームＢ１と、その周囲に正方形状（四角形状）に配置された１６個の副ビームＢ２と、を有している。この例でも、行方向（Ｙ方向）におけるビーム間の間隔と列方向（Ｘ方向、掃引方向ＳＤ）におけるビーム間の間隔とは全て同一に設定されている。

　図１４の例において、レーザ光Ｌは、Ｙ方向に沿ってジグザグ（千鳥状）に延びた複数のビームを有している。言い換えると、各ビームは、Ｘ方向における前側の位置か、あるいはＸ方向における後側の位置に位置しており、当該ビームの位置は、Ｙ方向に向かうにつれて、前側の位置と後側の位置とで交互に入れ替わっている。一つの主ビームＢ１は、Ｙ方向の中間位置において後側の位置に位置している。複数の副ビームＢ２は、当該主ビームＢ１に対してＹ方向およびＹ方向の反対方向に配置されている。互いに隣接するビーム間の間隔は略同じである。

　複数のビームの配置のパターンは、上述した例以外にも、種々に設定可能である。ここでは、ビームの配置のバリエーションを説明するため、図１５に示されるような、１～４９の番号付きのセルを有した７×７のマトリクスを導入する。各セルは、ビームの位置を示している。図１５に例示されるマトリクスにおいては、セルの番号は、Ｘ方向の反対方向（Ｘ方向における後方）の行ほど大きくなり、かつＹ方向（Ｙ方向における前方）の列ほど大きくなるよう設定されている。

　図１６は、図３のパターンの場合における、主ビームＢ１および副ビームＢ２の配置と、主ビームＢ１が配置されるセルの番号と、副ビームＢ２が配置されるセルの番号と、を示している。図１７に示されるように、図３のパターンについては、主ビームＢ１は、番号２５の位置に配置され、８個の副ビームＢ２は、番号１７～１９，２４，２６，３１～３３の位置に配置される。なお、図１５のマトリクスは、複数のビームの相対的な位置を示すものであり、各ビームの大きさや間隔は適宜に変更することができる。

　複数のビームは、例えば、以下の［１］～［２２］のパターンで配置することができる。数字は図１５のマトリクス中のセルの位置である。
［１］（図１１）
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１８
［２］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１８，３２
［３］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１７，１９
［４］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１７～１９
［５］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１１，１７，１９
［６］
　主ビームＢ１：２４，２５
　副ビームＢ２：１７，１８
［７］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１８，２４，２６，３２
［８］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１７，１９，３１，３３
［９］（図３）
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１７～１９，２４，２６，３１～３３
［１０］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１，３，５，７，１５，２１，２９，３５，４３，４５，４７，４９
［１１］（図４）
　主ビームＢ１：２４，２５，３１，３２
　副ビームＢ２：１６～１９，２３，２６，３０，３３，３７～４０
［１２］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１０～１２，１６，２０，２３，２７，３０，３４，３８～４０
［１３］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：９～１３，１６，２０，２３，２７，３０，３４，３７～４１
［１４］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：９～１３，１６～２０，２３，２４，２６，２７，３０～３４，３７～４１
［１５］（図１２）
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：３～５，９，１３，１５，２１，２２，２８，２９，３５，３７，４１，４５～４７
［１６］
　主ビームＢ１：２５
　副ビームＢ２：１０～１２，１６～２０，２３，２４，２６，２７，３０～３４，３８～４０
［１７］
　主ビームＢ１：１８，２４～２６，３２
　副ビームＢ２：１０～１２，１６，１７，１９，２０，２３，２７，３０，３１，３３，３４，３８～４０
［１８］
　主ビームＢ１：１７～１９，２４～２６，３１～３３
　副ビームＢ２：１０～１２，１６，２０，２３，２７，３０，３４，３８～４０
［１９］
　主ビームＢ１：１７～１９，２４，２６，３１～３３
　副ビームＢ２：１０～１２，１６，２０，２３，２５，２７，３０，３４，３８～４０
［２０］
　主ビームＢ１：１８，２４～２６，３２
　副ビームＢ２：９～１３，１６，１７，１９，２０，２３，２７，３０，３１，３３，３４，３７～４１
［２１］
　主ビームＢ１：１７～１９，２４～２６，３１～３３
　副ビームＢ２：９～１３，１６，２０，２３，２７，３０，３４，３７～４１
［２２］（図１２）
　主ビームＢ１：１７～１９，２４，２６，３１～３３
　副ビームＢ２：９～１３，１６，２０，２３，２５，２７，３０，３４，３７～４１

　図１２に示されるように、複数の副ビームＢ２は、略円環状あるいは略円弧状に配置されてもよい。この場合、各副ビームＢ２の中心が同一円周上に配置されてもよい。

　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、上記各実施形態において、主ビーム（主パワー領域）の溶接形態は、キーホール型溶接であってもよいし、熱伝導型溶接であってもよい。ここでいうキーホール型溶接とは、キーホールを利用した溶接方法である。他方、熱伝導型溶接とは、加工対象の表面でレーザ光が吸収されて発生した熱を利用して加工対象を溶融させる溶接方法である。

　また、副ビームはすべてが同じパワーを持っていてもよいし、一つまたは一部の副ビームのパワーがその他の副ビームのパワーより高くてもよい。また、複数の副ビームが複数のグループに分類でき、同じグループ内では副ビームは略同じパワーであり、グループ間では副ビームは異なるパワーであってもよい。この場合、複数の異なるグループに分類された副ビームを比較すると、パワーが段階的に異なる。なお、或るグループに含まれる副ビームは複数に限られず、一つでもよい。

　また、加工対象の材質は、ステンレス鋼には限定されない。

　また、加工対象は板材に限られないし、溶接の態様は重ね合わせ溶接や突き合わせ溶接にも限られない。したがって、加工対象は溶接されるべき少なくとも２つの部材を重ねる、または接触させる、または隣接させることにより構成されるものでよい。

　また、加工対象に対してレーザ光を掃引する場合には、公知のウォブリングやウィービングや出力変調等により掃引を行い、溶融池の表面積を調節するようにしてもよい。

　また、加工対象は、めっき付き金属板のように、金属の表面に薄い他の金属の層が存在するものでもよい。

　本発明は、溶接方法および溶接装置に利用することができる。

１００，２００，３００…レーザ溶接装置（溶接装置）
１１０，２１０，３１０…レーザ装置（レーザ発振器）
１２０，２２０，３２０…光学ヘッド
１２１，２２１，３２１…コリメートレンズ
１２２，２２２，３２２…集光レンズ
１２３，２２３，３２３…ＤＯＥ（回折光学素子）
１２３ａ…回折格子
１３０，２３０，３３０…光ファイバ
２２４ａ，２２４ｂ，２２６，３２４ａ，３２４ｂ…ミラー
２２５ａ，２２５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ…モータ
Ａ…（掃引方向における前方の）領域
Ｂ１…主ビーム（ビーム、主パワー領域）
Ｂ１ｆ…前端
Ｂ２…副ビーム（ビーム、副パワー領域）
ｂｄ…（ビームの）直径
ｂｉ…（ビーム間の）最小距離
Ｌ…レーザ光
ＳＤ…掃引方向
ＶＬ…仮想直線
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２…加工対象
Ｗａ…表面
Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２…金属部材
Ｗｍ…溶接部位
ｗ，ｗ１，ｗ２…距離（幅）
ｘ１，ｙ１…位置
Ｘ…方向
Ｙ…方向
Ｚ…方向（法線方向）

Claims (23)

1. 　加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するレーザ光を前記加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象の前記レーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う、溶接方法であって、
   　前記レーザ光は、複数のビームを含み、
   　前記複数のビームは、少なくとも一つの主ビームと、当該主ビームよりもパワーが小さい少なくとも一つの副ビームとを含み、
   　前記表面上に、前記少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、前記少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域と、が形成され、
   　前記表面上において隣接する前記複数のビームの中心間の最小距離が、７５［μｍ］以下である、溶接方法。
2. 　前記レーザ光は、シングルモードレーザ光である、請求項１に記載の溶接方法。
3. 　前記表面上において、前記ビームの直径が１００［μｍ］以下である、請求項１または２に記載の溶接方法。
4. 　前記表面上において、前記掃引方向と直交する方向に最も離間した前記複数のビームの中心間の距離が、３００［μｍ］以下である、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
5. 　前記主パワー領域のパワーと前記副パワー領域のパワーとの比が、７２：１から１：５０までの範囲内にある、請求項１～４のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
6. 　前記少なくとも一つの主ビームに対して、前記掃引方向の前方に、前記少なくとも一つの副ビームが配置される、請求項１～５のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
7. 　前記少なくとも一つの主ビームに対して、前記掃引方向の後方に、前記少なくとも一つの副ビームが配置される、請求項１～６のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
8. 　前記少なくとも一つの主ビームに対して、前記掃引方向と交差する方向にずれて、前記少なくとも一つの副ビームが配置される、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
9. 　前記少なくとも一つの主ビームに対して、その周囲に、前記少なくとも一つの副ビームとしての複数の副ビームが配置される、請求項１～８のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
10. 　前記複数の副ビームが、円弧状に配置される、請求項９に記載の溶接方法。
11. 　前記複数の副ビームが、四角形状に配置される、請求項９に記載の溶接方法。
12. 　前記主パワー領域と、前記副パワー領域とは、前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームによって形成された溶融池と前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームによって形成された溶融池とが部分的に重なるように配置された、請求項１～１１のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
13. 　前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光の波長と、前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光の波長とが、同一である、請求項１～１２のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
14. 　前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光の波長は、前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光の波長よりも、前記加工対象に対する吸収率が高い波長である、請求項１～１３のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
15. 　前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光と、前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光とが、同一の発振器から出射された、請求項１～１４のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
16. 　前記主パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの主ビームのレーザ光と、前記副パワー領域に含まれる前記少なくとも一つの副ビームのレーザ光とが、異なるレーザ発振器から出射された、請求項１～１５のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
17. 　前記レーザ光のＭ^２ビーム品質は、１．３以下である、請求項１～１６のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
18. 　前記複数のビームの中心間の距離が、５［μｍ］以上である、請求項１～１７のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
19. 　前記複数のビームの配置が、ビームシェイパによって形成される、請求項１～１８のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
20. 　前記ビームシェイパは回折光学素子である、請求項１９に記載の溶接方法。
21. 　前記加工対象は、少なくとも二つの部材が重ねられている、請求項１～２０のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
22. 　前記主ビームの直径と前記副ビームの直径が同一である、請求項１～２１のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
23. 　レーザ発振器と、
    　前記レーザ発振器から出射された光を成形した複数のビームを含むレーザ光を加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象の前記レーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う光学ヘッドと、
    　を備え、
    　前記レーザ光が前記加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するよう、前記加工対象と前記光学ヘッドの少なくとも一部とは相対移動可能に構成され、
    　前記複数のビームは、少なくとも一つの主ビームと、当該主ビームよりもパワーが小さい少なくとも一つの副ビームとを含み、
    　前記表面上に、前記少なくとも一つの主ビームを含む主パワー領域と、前記少なくとも一つの副ビームを含む副パワー領域と、が形成され、
    　前記表面上において隣接する前記複数のビームの中心間の最小距離が、７５［μｍ］以下である、溶接装置。

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