(57)【要約】【課題】  溶接割れを防止すると同時に予熱による周辺部への熱ストレスを防止できるレーザ溶接方法とレーザ溶接装置を提供する。【解決手段】  本発明になるレーザ溶接方法は、アルミニウム材のレーザ光照射面の周囲を瞬間的にアルミニウムの融点以下の温度に加熱した後にレーザ光を照射することを特徴とするものであり、また本発明になるレーザ溶接装置は、このレーザ溶接方法に用いる者であって、通電時間と通電電流を設定可能な電源とこの電流を受けて発熱する高抵抗の部材からなるヒータチップを含む加熱手段と、前記ヒータチップが下方先端部に配設された昇降自在の被溶接物の加圧手段と、被溶接物をレーザ溶接するレーザ溶接手段と、前記加熱手段と加圧手段とレーザ溶接手段とを制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。【選択図】        図１
2010184248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム材を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記アルミニウム材のレーザ光照射部位を含め、その周囲を瞬間的にアルミニウムの融点以下の予め設定された温度に加熱した後にレーザ光を照射することを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記レーザ光はパルス状であることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記加熱は１〜５秒で設定温度に到達することを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３いずれかに記載のレーザ溶接方法に用いるレーザ溶接装置であって、
通電時間と通電電流を設定可能な電源とこの電流を受けて発熱するヒータチップを含む加熱手段と、
前記ヒータチップが下方先端部に配設された昇降自在の被溶接物の加圧手段と、
被溶接物を溶接するレーザ溶接手段と、
前記加熱手段と加圧手段とレーザ溶接手段とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記ヒータチップであって、
先端部がレーザ光照射部位の周囲を取り巻くような形状に加工されていることを特徴とする請求項４記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３いずれかに記載のレーザ溶接方法に用いるレーザ溶接装置であって、
通電電流を設定可能な電源とこの電流を受けて発光する放電ランプとこの発光を集光して光ビームを形成する集光装置を含む加熱手段と、
被溶接物をレーザ溶接するレーザ溶接手段と、
前記加熱手段とレーザ溶接手段とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項７】
請求項６記載のレーザ溶接装置において、
加熱手段により加熱されている面の温度の計測手段を備え、
この計測手段からの計測情報を基に前記制御手段により前記加熱手段を制御することを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接装置。
【請求項８】
前記温度計測手段は放射温度計であることを特徴とする請求項６または７いずれかに記載のレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパルスレーザによる溶接方法に係り、特にアルミニウムの薄板の溶接に適するパルスレーザ溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接方法が公知であり、アルミニウムの溶接にも用いられている。このレーザ溶接方法にはレーザの発振形態により、連続波を用いる方法とパルス波を用いる方法とがある。
このレーザ溶接方法は、一気にレーザ出力を所定の値にすると、被溶接材には急速な入熱となり、アルミニウム母材の割れが発生することが知られており、この割れを回避するためにレーザ溶接部位を予熱しておくことが効果的であることも知られていた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
従来の矩形波のパルスレーザ出力を用いてレーザ溶接するとレーザ溶接された溶融部からスパッタが発生し、凝固後ブローホール、割れ等の溶接欠陥が生じ、健全な溶接を行うことができないという問題があった。
そこで、この特許文献ではパルスの先端部及び後端部の傾きを共に緩やかにしたパルス波形（台形波）を用いてレーザ溶接することでブローホール、割れ等のない健全な溶接部を得る技術を開示している。
【０００４】
そして、パルスレーザの照射は他の溶接方法に比べて急激な加熱を受け、被溶接材料がもつ本来の性質を変化させ易いのでこれを防止するためには溶接に先立って被溶接材料を予熱するのが好ましく、予熱によって急激な加熱・冷却による悪影響を緩和できるのでスパッタ発生防止、凝固後ブローホール、割れ等の防止にも効果があることが開示されている。この予熱温度は母材の主金属の融点の２／３以下の温度が推奨されており、母材の主金属とは例えば鋼の場合はＦｅ、アルミニウム合金の場合はＡｌ、チタン合金の場合はＴｉの如くである。そうすると、厚さ３ｍｍのアルミニウム合金の場合は７００Ｋに予熱する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７７７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように７００Ｋとなるように加熱するのにコンスタントヒートによる予熱方法を用いると、予熱部位のみならず周辺にまで熱が伝わってしまい、周辺に熱ストレスを生じさせてしまうという欠点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、被溶接部材であるアルミニウムの予熱をパルスヒート、または光ビームによりスポット的に瞬間予熱を行うことで周辺への熱ストレスを極力抑制し、かつ溶接時の溶接母材の割れをなくし、良好な溶接品質が得られるレーザ溶接方法を提供することを第１の目的とし、この溶接方法に用いて好適なレーザ溶接装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明になるレーザ溶接方法は、アルミニウム材を溶接するレーザ溶接方法であって、前記アルミニウム材のレーザ光照射部位を含め、その周囲を瞬間的にアルミニウムの融点以下の予め設定された温度に加熱した後にレーザ光を照射することを特徴とするものである。
【０００９】
そして、本発明になるレーザ溶接方法におけるレーザはパルス状であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明になるレーザ溶接方法における加熱は１〜５秒で設定温度に到達することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明になるレーザ溶接装置は、本発明になるレーザ溶接方法に用いるものであって、
通電時間と通電電流を設定可能な電源とこの電流を受けて発熱するヒータチップを含む加熱手段と、
前記ヒータチップが下方先端部に配設された昇降自在の被溶接物の加圧手段と、
被溶接物を溶接するレーザ溶接手段と、
前記加熱手段と加圧手段とレーザ溶接手段とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
前記レーザ溶接装置に用いられるヒータチップは、先端部がレーザ光照射部位の周囲を取り巻くような形状に加工されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明になるもう１つのレーザ溶接装置は、本発明になるレーザ溶接方法に用いるものであって、
通電電流を設定可能な電源とこの電流を受けて発光する放電ランプとこの発光を集光して光ビームを形成する集光装置を含む加熱手段と、
被溶接物をレーザ溶接するレーザ溶接手段と、
前記加熱手段とレーザ溶接手段とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
前記もう１つのレーザ溶接装置は、
加熱手段により加熱されている面の温度の計測手段を備え、
この計測手段からの計測情報を基に前記制御手段により前記加熱手段を制御することを特徴とするものである。
【００１５】
前記もう１つのレーザ溶接装置に用いられる温度計測手段は放射温度計であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１ないし３に係る発明によれば、レーザ光照射部位の周囲を瞬間的に所定の温度になるように加熱した後にレーザ光を照射することとしたので、スポット的に瞬間予熱を行うことができるから周辺への熱ストレスを極力抑制し、かつ溶接時の溶接母材の割れをなくし、良好な溶接品質が得られるレーザ溶接方法を提供することができる。
【００１７】
また、請求項４ないし８に係る発明によれば、請求項１ないし３に係る発明のレーザ溶接方法に用いて好適なレーザ溶接装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明になるアルミニウム材を溶接するレーザ溶接装置の概要図である。
【図２】図１の加圧部、加熱部、およびレーザ照射部を中心とした拡大図である。
【図３】図１の加熱部を中心とした概略温度分布図である。
【図４】図１のレーザ溶接装置を使用したレーザ溶接作業前半の工程図である。
【図５】図１のレーザ溶接装置を使用したレーザ溶接作業後半の工程図である。
【図６】本発明になるアルミニウム材を溶接するもう１つのレーザ溶接装置の概要図である。
【図７】図６の加圧部、加熱部、およびレーザ照射部を中心とした拡大図である。
【図８】図６のレーザ溶接装置を使用したレーザ溶接作業前半の工程図である。
【図９】図６のレーザ溶接装置を使用したレーザ溶接作業後半の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に本発明について図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
実施例１はレーザ光照射前に実行する瞬間的な予熱をヒータチップに瞬間的に電流を流すことで実現するものである。特に予熱される部位が平面であるときに有用である。
図１は本発明になるアルミニウム材を溶接するレーザ溶接装置の概要図、図２は図１の加圧部、加熱部、およびレーザ照射部を中心とした一部拡大図、図３は加熱部を中心とした概略温度分布図、図４はこのレーザ溶接装置を使用したレーザ溶接作業の前半の工程図、図５はその後半の工程図である。
【００２１】
図１ないし３において、１は基台、２は基台に立てられた支柱、３はレーザ出射光学部格納ヘッド（以下、単にヘッドともいう）で、支柱２に設けられたスライドレール５とヘッド３に設けられたスライドブロック４とにより支柱２に昇降自在に取り付けられている。６はボールねじ６ａとナット３ａによりヘッド３を昇降させるモータ、７はレーザ光を照射するレーザ出射光学部、８はヘッド３の下方先端部に配設され、ヘッド３の下降により直接被溶接部材を押さえると共に両端の電極８ａ，８ａに電流が流れることで発熱し押圧部の周囲を加熱するヒータチップ、９、１０はレーザにより溶接される被溶接部材であるアルミニウム部材である。
【００２２】
ここでは昇降自在なヘッド３の下方先端部に配設されたヒータチップ８で被溶接部材を押さえているが、ヒータチップ８では押圧力が足りないときにはヘッド３の外周部を延長してアルミニウム部材９，１０を押さえ、ヒータチップ８は専ら瞬間加熱に用いるのがよい。
【００２３】
１４はヒータチップ８を発熱させる電流を予め決められた時間単位で供給するパルスヒート電源、１５は被溶接部材を溶接するレーザ光を発光させるレーザ発振部、１６はモータ６の回転によるヘッド３の昇降、ヒータチップ８の荷重を検出し、荷重の調整、レーザ発振部１５の発振の制御、およびパルスヒート電源１４の電流の制御等を実行する制御部である。
【００２４】
パルスヒート電源１４は加熱温度が１０°Ｃ単位で最大６００°Ｃまで、加熱時間が０．１秒単位で最大１０秒までの間で任意に設定できるもの、レーザ発振部１５とレーザ出射光学部７からのレーザ照射はパルスレーザ（例えば、ランプ励起ＹＡＧレーザ等）で、レーザエネルギは０．１〜５０Ｊ／ＰＵＬＳＥ、パルス幅０．１〜５０ｍｓで任意に設定できるものを使用する。
【００２５】
そして、ヒータチップ８の形状は被溶接部材の形状に合わせて予熱効果が高まるようなものとする。図１のように、ヘッド３の昇降動作に合わせたヒータチップ８の昇降動作とレーザ光の照射が同一直線上にあるときにはヒータチップ８はレーザ光を遮ることがないように適当な幅の外壁のみからなるようにし、またこうすることで外壁からの熱で効果的にヒータチップ８の中央部を加熱するようにする。
【００２６】
これらの構成のうち、ヒータチップ８とパルスヒート電源１４とで加熱手段を形成し、ヘッド３、ヘッド３に設けられたスライドブロック４、支柱２に設けられたスライドレール５、ボールねじ６ａとナット３ａによりヘッド３を昇降させるモータ６とで加圧手段を形成し、レーザ出射光学部７とレーザ発振部１５とでレーザ溶接手段を形成し、そして制御部１６で制御手段を形成する。
【００２７】
次に、図１ないし５を用いてこのようなレーザ溶接装置を用いたレーザ溶接作業について説明する。
［条件入力］
溶接作業を開始する前に操作部（図示せず。）から制御部１６に次のような条件を入力する（図４のＳ２０１）。アルミニウム部材９、１０の厚み等に合わせて、加熱温度Ｔ１と加熱温度Ｔ１に到達する時間ｔ１と維持時間ｔ２、アルミニウム部材９、１０をレーザ溶接するために必要なレーザ出力Ｐ１、レーザ照射継続時間ｔ３、照射時間ｔ４と休止時間ｔ５、また、アルミニウム部材９、１０の位置関係を変動させないようにするための押圧力Ｐ２等である。
【００２８】
［溶接作業］
このような所要の条件を入力の上、実際の溶接作業を開始する。
まず被溶接物であるアルミニウム部材９、１０を基台１の所定位置に載置する（図４のＳ２０２）。ここで、前記操作部から制御部１６に溶接作業指示を入力する（図４のＳ２０３）。制御部１６はこの溶接作業指示入力を受けて、最初に溶接箇所の位置合わせを行う（図４のＳ２０４）。この溶接箇所の位置合わせ手段は図示していないが、公知のＸ−Ｙ−θテーブルとこのテーブルをＸ、Ｙ、およびθ方向に駆動する駆動部から構成することができる。
【００２９】
次に、制御部１６はモータ６に駆動信号と回転角度を送ることでモータ駆動を開始させる（図４のＳ２０５）。モータ６はこれらの信号を受けて回転することによりヘッド３を下降させる。この回転角度については後述する。このときモータ６に内蔵されたエンコーダからの回転角度情報が制御部１６にフィードバックされるので制御部１６は指令どおりにモータ６が回転したことを知ることができる。
【００３０】
このようにモータ６を回転させヘッド３を下降させると共にヘッド３の下方先端部に配設されているヒータチップ８を下降させて（図４のＳ２０６）、アルミニウム部材９、１０をヒータチップ８で基台１に押圧する（図２の（ａ））。こうすることで、アルミニウム部材９、１０位置関係が変動しないようにすることができる。
【００３１】
このときヒータチップ８からアルミニウム部材９、１０への押圧力がヘッド３に内蔵されているロードセル等の圧力検出素子により検出され、制御部１６にフィードバックされる。制御部１６は圧力検出値を設定押圧力Ｐ２に合わせるようにフィードバック制御してモータ６の回転角度を決定し、この回転角度になるようにモータ６を回転させてアルミニウム部材９、１０に印加される押圧力が設定押圧力Ｐ２になるように制御する。
【００３２】
制御部１６は前記圧力検出値が設定押圧力Ｐ２になったことを検知すると（図４のＳ２０７のＹｅｓ）、パルスヒート電源１４に加熱温度Ｔ１と加熱温度Ｔ１に到達する時間ｔ１と維持時間ｔ２を設定すると共にレーザ発振部１５にレーザ出力Ｐ１、レーザ照射継続時間ｔ３、照射時間ｔ４と休止時間ｔ５設定する（図４のＳ２０８）。続いてパルスヒート電源１４にヒータチップ８を加熱するためのパルスヒート電源駆動指令を出力する（図４のＳ２０９）。パルスヒート電源１４はこれらの情報と指令を受けてヒータチップ８に電流を流して（図２の（ａ）のア、ア、図４のＳ２１０）ヒータチップ８を発熱させることでヒータチップ８の先端部が当接するアルミニウム部材９の周囲（図２の（ａ）の９ａ）を加熱し、レーザ溶接に先立って予熱動作を開始する。
【００３３】
このとき、ヒータチップ８に付設されている温度を検出するセンサからの温度情報がパルスヒート電源１４にフィードバックされ、パルスヒート電源１４で設定された時間ｔ１で加熱温度Ｔ１に到達し、継続時間ｔ２の間加熱温度Ｔ１を維持するように制御される（図４のＳ２１１、Ｓ２１４）。こうして、予熱動作が実行される。（図３の（Ｃ））。
【００３４】
また、前述のように、制御部１６はパルスヒート電源１４に設定条件を出力すると同時にレーザ発振部１５にレーザ出力Ｐ１、レーザ照射継続時間ｔ３、照射時間ｔ４と休止時間ｔ５を出力している（図４のＳ２０８）。
制御部１６は、パルスヒート電源１４によるヒータチップへの通電により当接するアルミニウム部材９ａが設定温度Ｔ１に到達したことを検出すると（図４のＳ２１１のＹｅｓ）レーザ発振部１５にレーザ発振指令を出力する（図４の２１２）。レーザ発振部１５はこれらの情報と指令を受けてレーザ発振を開始する（図５の２１３）。
【００３５】
このレーザ発振部１５から照射されたレーザ光は光ファイバケーブル１０６を通ってレーザ出射光学部７を介してアルミニウム部材９の表面に照射される。そして、このレーザ照射を受けた部分がレーザ照射による発熱で溶融し始めることになる。
【００３６】
このようにして設定された条件によるレーザ照射により照射部位でアルミニウム部材９、１０が溶接される。このように、レーザ溶接に先立って設定時間だけアルミニウム部材９、１０を加熱するので前述したようにレーザ照射による加熱に伴う周辺への熱ストレスを極力抑制し、かつ溶接時の溶接母材の割れをなくすことができる。
【００３７】
こうして、ヒータチップ８の設定温度Ｔ１の設定継続時間ｔ２が経過すると（図５のＳ２１４のＹｅｓ）、制御部１６はパルスヒート電源１４を制御してヒータチップ８への通電を停止させる（図５のＳ２１５）。また、レーザ照射を開始して設定時間ｔ３が経過すると（図５のＳ２１６のＹｅｓ）、制御部１６はレーザ発振部１５を制御してレーザ発振を停止させることでレーザ照射を停止させる（図５のＳ２１７）。こうして、アルミニウム部材９、１０間の１箇所のレーザ溶接が終了する（図２の（ｂ）の９ｂ）。ここで、制御部１６はモータ６に荷重を解除するモータ駆動指令を送り（図５のＳ２１８）、モータ６は指令の通り回転し、ヘッド３を上昇させ元の位置に戻し（図５のＳ２１９）、アルミニウム部材９、１０に印加した荷重を解除する。
【００３８】
以上のようにして、アルミニウム部材９、１０の１箇所のレーザ溶接動作が完了する。複数箇所溶接が必要な場合は次の溶接箇所にアルミニウム部材９、１０を移動させ、前述の予熱動作、レーザ溶接動作を繰り返す（図５のＳ２２０のＮｏ）。
【実施例２】
【００３９】
実施例２はレーザ光照射前に実行する瞬間的な予熱を光ビームを瞬間的に照射することで実現するものである。つまり、実施例１と実施例２とでは予熱の実現手段が異なるのみであるから、この点を中心に説明する。
図６は本発明になるアルミニウム材を溶接するレーザ溶接装置の概要図、図７は図６の加圧部、加熱部、およびレーザ照射部を中心とした一部拡大図、図８はこのレーザ溶接装置を使用したレーザ溶接作業の前半の工程図、図９はその後半の工程図である。図６ないし図９において、図１ないし図５と同じものには同じ符号を付し、説明上不都合でない範囲でその説明を省略する。
【００４０】
図６、７において、１１はハロゲンランプ等の放電ランプの熱光線を収束しエネルギ密度の高い光ビームとして出射する光ビーム出射光学部格納ヘッド（以下、単にヘッドともいう）、１２は放電ランプ駆動電源１３からの駆動電流を受けて放電ランプ光ビームを照射する光ビーム出射光学部、３ｂはヘッド１１の下方先端部に配設され、ヘッド１１の下降により直接被溶接部材を押さえる押さえ部材である。図では押さえ部材３ｂの先端のアルミニウム部材９、１０を押さえ部分の形状は平面になっているが、対応するアルミニウム部材９の部分の形状に合わせたものとすることが重要である。光ビーム照射による予熱手段を採用するのは実施例１では対応できないような平面ではない表面形状の被溶接部材に適用するからである。
【００４１】
１３は加熱温度が１０°Ｃ単位で最大６００°Ｃまで、加熱時間が０．１秒単位で最大１０秒までの間で任意に設定でき、光ビームにより所定の加熱温度が得られる駆動電流を放電ランプへ供給する放電ランプ駆動電源、１７はモータ６の回転によるヘッド３の昇降、押さえ部材３ｂの荷重を検出し、荷重の調整、レーザ発振部１５の発振の制御、および放電ランプ駆動電源１３の電流の制御等を実行する制御部である。
【００４２】
これらの構成のうち、光ビーム出射光学部１２と放電ランプ駆動電源１３とで加熱手段を形成し、ヘッド１１、ヘッド１１に設けられたスライドブロック４、支柱２に設けられたスライドレール５、ボールねじ６ａとナット３ａによりヘッド３を昇降させるモータ６とで加圧手段を形成し、レーザ出射光学部７とレーザ発振部１５とでレーザ溶接手段を形成し、そして制御部１７で制御手段を形成する。
【００４３】
次に、図６ないし９を用いてこのようなもう一つのレーザ溶接装置を用いたレーザ溶接作業について説明する。この説明は実施例１と重複するところが多いが説明の都合上あえて全ての手順を説明する。
［条件入力］
溶接作業を開始する前に操作部（図示せず。）から制御部１７に次のような条件を入力する（図８のＳ２０１）。アルミニウム部材９、１０の厚み等に合わせて、加熱温度Ｔ１と加熱温度Ｔ１に到達する時間ｔ１と維持時間ｔ２、アルミニウム部材９、１０をレーザ溶接するために必要なレーザ出力Ｐ１、レーザ照射継続時間ｔ３、照射時間ｔ４と休止時間ｔ５、また、アルミニウム部材９、１０の位置関係を変動させないようにするための押圧力Ｐ２等である。
【００４４】
［溶接作業］
まず被溶接物であるアルミニウム部材９、１０を基台１の所定位置に載置する（図８のＳ２０２）。ここで、前記操作部から制御部１７に溶接作業指示を入力する（図８のＳ２０３）。制御部１６はこの溶接作業指示入力を受けて、最初に溶接箇所の位置合わせを行う（図８のＳ２０４）。
【００４５】
次に、制御部１７はモータ６に駆動信号と回転角度を送ることでモータ駆動を開始させる（図８のＳ２０５）。モータ６はこれらの信号を受けて回転することによりヘッド３を下降させる。この回転角度については後述する。このときモータ６に内蔵されたエンコーダからの回転角度情報が制御部１７にフィードバックされるので制御部１７は指令どおりにモータ６が回転したことを知ることができる。
【００４６】
このようにモータ６を回転させヘッド３を下降させると共にヘッド３の下方先端部に配設されている押さえ部材３ｂを下降させて（図８のＳ２０６ａ）、アルミニウム部材９、１０をヒータチップ８で基台１に押圧する（図７の（ａ））。こうすることで、アルミニウム部材９、１０位置関係が変動しないようにすることができる。
【００４７】
このとき押さえ部材３ｂからアルミニウム部材９、１０への押圧力がヘッド３に内蔵されているロードセル等の圧力検出素子により検出され、制御部１７にフィードバックされる。制御部１７は圧力検出値を設定押圧力Ｐ２に合わせるようにフィードバック制御してモータ６の回転角度を決定し、この回転角度になるようにモータ６を回転させてアルミニウム部材９、１０に印加される押圧力が設定押圧力Ｐ２になるように制御する。
【００４８】
制御部１７は前記圧力検出値が設定押圧力Ｐ２になったことを検知すると（図８のＳ２０７）、放電ランプ駆動電源１３に加熱温度Ｔ１と加熱温度Ｔ１に到達する時間ｔ１と維持時間ｔ２を設定すると共にレーザ発振部１５にレーザ出力Ｐ１、レーザ照射継続時間ｔ３、照射時間ｔ４と休止時間ｔ５設定する（図８のＳ２０８ａ）。続いて放電ランプ駆動電源１３に放電ランプを発光させる放電ランプ駆動電源駆動指令を出力する（図８のＳ２０９ａ）。放電ランプ駆動電源１３はこれらの情報と指令を受けて放電ランプに電流を流して（図９のＳ２１０ａ）放電ランプを発光させ光ビーム出射光学部１２からの光ビーム１２ａが照射するアルミニウム部材９の周囲（図７の（ａ）の９ａ）を加熱し、レーザ溶接に先立って予熱動作を開始する。
【００４９】
そして、設定された時間後に加熱温度Ｔ１に到達し、この加熱温度Ｔ１を設定された継続時間ｔ２の間維持するように制御される（図８のＳ２１１ａ、Ｓ２１４ａ）。こうして、予熱動作が実行される（図９のＳ２１３ａ）。ここでは、放電ランプ駆動電源１３に温度と電流の関係を定義したテーブルを持たせるようにしてある電流を流すことで特定の温度を得ることができる構成としているが、別に放射温度計を用いて光ビーム照射部位の温度を測定し、その測定値を放電ランプ駆動電源１３にフィードバックし、その結果により電流を制御する構成とすることもできる。
【００５０】
また、前述のように、制御部１７は放電ランプ駆動電源１３に設定条件を出力すると同時にレーザ発振部１５にレーザ出力Ｐ１、レーザ照射継続時間ｔ３、照射時間ｔ４と休止時間ｔ５を出力している（図８のＳ２０８ａ）。
制御部１７は、放電ランプ駆動電源１３による放電ランプからの光ビーム１２ａが照射されるアルミニウム部材９の部位がＴ１になったことを検出すると（図８のＳ２１１のＹｅｓ）、レーザ発振部１５にレーザ発振指令を出力する（図８のＳ２１２）。レーザ発振部１５はこれらの情報と指令を受けてレーザ発振を開始する（図９のＳ２１３）。
【００５１】
このレーザ発振部１５から照射されたレーザ光は光ファイバケーブル１０６を通ってレーザ出射光学部７を介してアルミニウム部材９の表面に照射される。そして、このレーザ照射を受けた部分がレーザ照射による発熱で溶融し始めることになる。
【００５２】
このようにして設定された条件によるレーザ照射により照射部位でアルミニウム部材９、１０が溶接される。このように、レーザ溶接に先立って設定時間だけアルミニウム部材９、１０を加熱するので前述したようにレーザ照射による加熱に伴う周辺への熱ストレスを極力抑制し、かつ溶接時の溶接母材の割れをなくすことができる。
【００５３】
こうして、光ビーム１２ａによる照射部位の設定温度Ｔ１の設定継続時間ｔ２が経過すると（図９のＳ２１４のＹｅｓ）、制御部１７は放電ランプ駆動電源１３を制御して放電ランプへの通電を停止させる（図９のＳ２１５ａ）。また、レーザ照射を開始して設定時間ｔ３が経過すると（図９のＳ２１６のＹｅｓ）、制御部１７はレーザ発振部１５を制御してレーザ発振を停止させることでレーザ照射を停止させる（図９のＳ２１７）。こうして、アルミニウム部材９、１０間の１箇所のレーザ溶接が終了する（図７の（ｂ）の９ｂ）。ここで、制御部１７はモータ６に荷重を解除するモータ駆動指令を送り（図９のＳ２１８）、モータ６は指令の通り回転し、ヘッド３を上昇させ元の位置に戻し（図９のＳ２１９）、アルミニウム部材９、１０に印加した荷重を解除する。
【００５４】
以上のようにして、アルミニウム部材９、１０の１箇所のレーザ溶接動作が完了する。複数箇所溶接が必要な場合は次の溶接箇所にアルミニウム部材９、１０を移動させ、前述の予熱動作、レーザ溶接動作を繰り返す（図９のＳ２２０のＮｏ）。
【符号の説明】
【００５５】
１  基台
２  支柱
３  レーザ出射光学部格納ヘッド
４  スライドブロック
５  スライドレール
６  モータ
７  レーザ出射光学部
８  ヒータチップ
９、１０  アルミニウム部材
１１  レーザ出射光学部格納ヘッド
１２  レーザ出射光学部
１３  放電ランプ駆動電源
１４  パルスヒート電源
１５  レーザ発振部
１６、１７  制御部
【図１】
2010184248.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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