(57)【要約】 【課題】  作業時間を遅延させることなく、ワークに対して熱バランス良くレーザ溶接を行うことが可能なレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法を提供する。【解決手段】  ワークに対してレーザビームを照射して、溶接を行うレーザ溶接装置は、所定のパルス周期でレーザビームを出射するレーザビーム出射手段と、パルス周期ごとに、ワークに対してレーザビームを照射する位置を変更する照射位置変更手段と、を備え、照射位置変更手段は、レーザビームを照射した位置の近傍に続けてレーザビームが照射されないように、レーザビームを照射する位置を変更する。これにより、レーザ溶接装置は、ワークの概ね同一箇所に単位時間当たりにレーザビームが照射される回数が減少するため、ワークに対して熱バランス良く溶接を行うことができる。また、レーザビームのパルス周期を長くすることなく、ワークの概ね同一箇所に照射する回数を減少させているため、溶接作業に要する時間が延びることはない。【選択図】      図５
2006150399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対してレーザビームを照射して、溶接を行うレーザ溶接装置であって、
所定のパルス周期で前記レーザビームを出射するレーザビーム出射手段と、
前記パルス周期ごとに、前記ワークに対して前記レーザビームを照射する位置を変更する照射位置変更手段と、を備え、
前記照射位置変更手段は、前記レーザビームを照射した位置の近傍に続けてレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更することを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記照射位置変更手段は、前記所定パルスごとに、前記ワーク上の所定距離以上離れた位置に前記レーザビームが照射されるように、前記レーザビームを照射する位置を変更することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記照射位置変更手段は、前記パルス周期の所定周期が経過するまで、前記レーザビームを照射した位置の直近傍にレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記照射位置変更手段は、ガルバノミラーによって構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
ワークに対してレーザビームを照射して、溶接を行うレーザ溶接方法であって、
所定のパルス周期で前記レーザビームを出射するレーザビーム出射工程と、
前記パルス周期ごとに、前記ワークに対して前記レーザビームを照射する位置を変更する照射位置変更工程と、を備え、
前記照射位置変更工程では、前記レーザビームを照射した位置の近傍に続けてレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更することを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対してレーザビームを照射することによって溶接を行うレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば光デバイス素子や水素振動子などのパッケージ封止においては、リッド（蓋）に対してレーザビームを照射することによってパッケージに対してリッドを溶接（即ち、レーザ溶接）することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内部に発電要素などが収納された角形ケースと蓋板をレーザ溶接する際に、まず所定の箇所に仮止め溶接を行った後に、ワーク（角形ケースと蓋板）が搭載されたテーブルを所定量ずつ移動させつつレーザビームを照射することにより、角形ケースと蓋板を封止する技術が記載されている。また、特許文献２には、複数のワークをテーブルに配置させ、１つのワークにおいてレーザビームを照射する位置をガルバノミラーなどを制御して変更することによって溶接を行い、１つのワークに対しての溶接作業が終了したら次のワークに移って溶接作業を実行する技術が記載されている。
【０００４】
ここで、上記の特許文献に記載された技術においては、レーザビームを所定のパルス周期でワークに対して照射し、１つのワークに対してレーザビームを照射する位置をパルス周期ごとに所定量ずつ移動させて溶接を行っている。具体的には、前回照射した位置と次回照射する位置とが一部分が重なる程度の微小距離を移動させている。１つのワークにおいて、パルス周期間にレーザビームを照射する位置を移動することができる距離は制限されているため、次の照射位置に移動するまでに要する時間を短縮する、即ちパルス周期を短くすることによって、１つのワークの溶接に要する作業時間を短縮していた。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１５７９０号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、作業時間を短縮するために上記のような方法で溶接を行うと、１つのワークにおいては、概ね同一の箇所に短時間に集中してレーザビームが照射されることになるため、レーザビームが照射された時期（順番）によって、ワーク自体の温度やワーク上の温度分布が大きく変動してしまう場合があった。そのため、例えば、溶接作業の初期にレーザビームが照射された場所ではワークが溶けきれておらず、溶接作業の終盤にレーザビームが照射された場所ではワークが溶け過ぎてしまうなどの溶接不良が生じてしまう場合があった。
【０００７】
なお、特許文献１に記載された技術では、最初にワーク上のある程度離れた４箇所に仮止め溶接を行っているが、仮止め溶接を行った後は、所定の開始位置から照射位置が重なるように溶接を行っていくため、溶接作業に要する時間を短縮しようとすると上記のような溶接不良が生じる場合があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、作業時間を遅延させることなく、ワークに対して熱バランス良くレーザ溶接を行うことが可能なレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、ワークに対してレーザビームを照射して、溶接を行うレーザ溶接装置は、所定のパルス周期で前記レーザビームを出射するレーザビーム出射手段と、前記パルス周期ごとに、前記ワークに対して前記レーザビームを照射する位置を変更する照射位置変更手段と、を備え、前記照射位置変更手段は、前記レーザビームを照射した位置の近傍に続けてレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、ワークに対してレーザビームを照射して、溶接を行うレーザ溶接方法は、所定のパルス周期で前記レーザビームを出射するレーザビーム出射工程と、前記パルス周期ごとに、前記ワークに対して前記レーザビームを照射する位置を変更する照射位置変更工程と、を備え、前記照射位置変更工程では、前記レーザビームを照射した位置の近傍に続けてレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好適な実施形態では、ワークに対してレーザビームを照射して、溶接を行うレーザ溶接装置は、所定のパルス周期で前記レーザビームを出射するレーザビーム出射手段と、前記パルス周期ごとに、前記ワークに対して前記レーザビームを照射する位置を変更する照射位置変更手段と、を備え、前記照射位置変更手段は、前記レーザビームを照射した位置の近傍に続けてレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更する。
【００１２】
上記のレーザ溶接装置は、例えば水晶デバイスなどが収納されたパッケージとリッドとを溶接する際に好適に用いられる。レーザ溶接装置は、所定のパルス周期で前記レーザビームを出射するレーザビーム出射手段を備え、ワークに対してレーザビームを照射することによって溶接を行う。詳しくは、レーザ溶接装置は、レーザビームを照射する位置を照射位置変更手段によって変更しつつ、レーザビームをワークに対して照射することで溶接を行う。この場合、照射位置変更手段は、レーザビームを照射した位置の近傍に、所定パルスごとに続けてレーザビームが照射されないように、レーザビームを照射する位置を変更する。即ち、照射位置変更手段は、ワーク上の概ね同一箇所に続けてレーザビームが照射されないようにする。これにより、レーザ照射装置によれば、ワークの概ね同一箇所に単位時間当たりにレーザビームが照射される回数が減少するため、レーザビームによってワークの温度を適切な溶融が生じるような温度にまで効果的に上昇させることができると共に、ワークの温度が過度の溶融が生じるような高温にまで上昇することを防止することができる。即ち、上記のレーザ溶接装置によれば、ワークに対して熱バランス良く溶接を行うことができる。
【００１３】
更に、上記のレーザ溶接装置では、レーザビームのパルス周期を長くすることなく、ワークの概ね同一箇所に単位時間当たりにレーザビームを照射する回数を減少させており、ワーク全体に単位時間当たりにレーザビームを照射する回数は減少していないので、溶接作業に要する時間が遅延することはない。
【００１４】
上記のレーザ溶接装置の一態様では、前記照射位置変更手段は、前記所定パルスごとに、前記ワーク上の所定距離以上離れた位置に前記レーザビームが照射されるように、前記レーザビームを照射する位置を変更する。
【００１５】
この態様では、レーザ溶接装置は、パルス周期ごとにレーザビームがワーク上の所定距離以上離れた位置に照射される、即ち、前回照射した位置とある離れた位置に次回レーザビームを照射することができる。これにより、レーザビームによる熱を効果的にワーク上に伝導させて、適切な溶接を行うことができる。
【００１６】
上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記照射位置変更手段は、前記パルス周期の所定周期が経過するまで、前記レーザビームを照射した位置の直近傍にレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更する。
【００１７】
この態様では、レーザ溶接装置は、パルス周期の所定周期が経過するまで、レーザビームを照射した位置の直近傍には、レーザビームを照射しないようにすることができる。これにより、前回レーザビームを照射した位置の近傍を、ワークの適切な溶融が生じるような温度に維持することができる。
【００１８】
１つの好適な例では、前記照射位置変更手段は、ガルバノミラーによって構成することができる。これにより、ワークに対してレーザビームを照射する位置を、精度良く迅速に変更することができる。
【００１９】
本発明の他の実施形態では、ワークに対してレーザビームを照射して、溶接を行うレーザ溶接方法は、所定のパルス周期で前記レーザビームを出射するレーザビーム出射工程と、前記パルス周期ごとに、前記ワークに対して前記レーザビームを照射する位置を変更する照射位置変更工程と、を備え、前記照射位置変更工程では、前記レーザビームを照射した位置の近傍に続けてレーザビームが照射されないように、前記レーザビームを照射する位置を変更する。上記のレーザ溶接方法によっても、溶接作業に要する時間を遅延させることなく、ワークに対して熱バランス良く溶接を行うことが可能となる。
【実施例】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
【００２１】
［レーザ溶接装置の構成］
まず、本発明によるレーザ溶接装置１００の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００２２】
図１は、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、主に、レーザビーム出射装置１と、コントローラ２と、テーブル３とを備える。レーザ溶接装置１００は、テーブル３上に配置されたワーク１０に対して溶接を行う装置である。
【００２３】
ここで、図２を用いてワーク１０の基本的な構成について説明する。図２は、ワーク１０の一例を示す斜視図である。ワーク１０は、内部に水晶デバイス１０ｃ（例えば、水晶振動子や水晶フィルタ）などが収納されたパッケージ１０ｂと、リッド１０ａとを備えている。ワーク１０においては、まずパッケージ１０ｂの上部にリッド１０ａを矢印Ｂで示す方向に移動させて配置する作業が行われ、この状態でレーザ溶接装置１００によってリッド１０ａとパッケージ１０ｂとを溶接する作業が行われる。なお、リッド１０ａとしてはセラミックや金属などの材料を用いることができ、パッケージ１０ｂとしてはセラミックなどの材料を用いることができる。
【００２４】
図１に戻って、レーザ溶接装置１００の構成について説明する。レーザビーム出射装置１は、ワーク１０に対してレーザビームＬＢを出射する。レーザビーム出射装置１は、ワーク１０のリッド１０ａに対してレーザビームＬＢを照射することによって溶接を行う。詳しくは、レーザビーム出射装置１は、レーザビームＬＢをリッド１０ａ上に照射して、リッド１０ａ上にビームスポットを形成することによって溶接を行う。また、レーザビーム出射装置１は、所定のパルス周期でレーザビームＬＢを発振し、レーザビームＬＢを発振するごとに、リッド１０ａ上においてレーザビームＬＢが照射される位置を変更させる。これにより、リッド１０ａ上の溶接すべき場所全てにレーザビームＬＢが照射されることになるため、リッド１０ａとパッケージ１０ｂが完全に封止されて密閉容器が形成される。
【００２５】
コントローラ２は、レーザビーム出射装置１を制御する制御信号Ｓを供給し、レーザビーム出射装置１を制御する。具体的には、制御信号Ｓには、レーザビーム出射装置１が出射すべきレーザビームＬＢのレーザパワーやパルス周期の情報や、レーザビームＬＢをリッド１０ａ上に照射すべき位置を示す情報などが含まれている。よって、コントローラ２がレーザビーム出射装置１に制御信号Ｓを供給することによって、レーザビームＬＢのレーザパワーやパルス周期などの設定が変更されると共に、レーザビームＬＢがリッド１０ａ上に照射される位置が変更される。
【００２６】
なお、図１においては、説明の便宜上、溶接の対象となるワーク１０は１つのみしか表示していないが、実際はテーブル３上に複数のワーク１０が配置されており、レーザ溶接装置１００は、これらの複数のワーク１０に対して溶接の作業を行う。
【００２７】
［レーザビーム出射装置の構成］
次に、図３を用いて、レーザビーム出射装置１の具体的な構成について説明する。図３は、レーザビーム出射装置１の斜視図を示している。
【００２８】
レーザビーム出射装置１は、主に、レーザ発振器Ｌと、ビームエキスパンダＢＥと、ガルバノミラーＧＭ１、ＧＭ２と、駆動装置４、５と、ｆθレンズ６と、を備える。レーザビーム出射装置１は、レーザビーム出射手段として機能する。
【００２９】
レーザ発振器Ｌは、所定のパルス周期でレーザビームＬＢを発振し、レーザビームＬＢをビームエキスパンダＢＥに対して出射する。ビームエキスパンダＢＥは、レーザビームＬＢの径などを調整し、調整後のレーザビームＬＢをガルバノミラーＧＭ１に対して出射する。
【００３０】
ガルバノミラーＧＭ１は駆動装置４によって矢印Ｒ１で示す方向に回転され、レーザビームＬＢを反射する方向を変化させる。ガルバノミラーＧＭ１で反射されたレーザビームＬＢは、ガルバノミラーＧＭ２に入射される。ガルバノミラーＧＭ２は、駆動装置５によって矢印Ｒ２で示す方向に回転されて、レーザビームＬＢを反射する方向を変化させる。ガルバノミラーＧＭ２で反射したレーザビームＬＢは、ｆθレンズ６に入射される。このように、ガルバノミラーＧＭ１、ＧＭ２は、入射される光ビームＬＢを偏向制御する。また、上記のように、ガルバノミラーＧＭ１及びガルバノミラーＧＭ２を回転させることによって、レーザビームＬＢがｆθレンズ６に入射される位置が変更される。なお、駆動装置４、５は、コントローラ２から供給される制御信号Ｓによって制御される。
【００３１】
ｆθレンズ６は、入射されたレーザビームＬＢを、リッド１０ａの面に対して垂直に照射する。即ち、ｆθレンズ６は、レーザビームＬＢの入射角に関わらず、入射された位置からリッド１０ａの面に対して垂直な方向にレーザビームＬＢを出射する。具体的には、図３に示すように、ｆθレンズ６は、リッド１０ａの面に対して垂直なレーザビームＬＢ１〜ＬＢ３を出射する。前述したように、ガルバノミラーＧＭ１及びガルバノミラーＧＭ２を回転させると、レーザビームＬＢがｆθレンズ６に入射する位置が変更される。したがって、ガルバノミラーＧＭ１及びガルバノミラーＧＭ２を制御することによって、レーザビームＬＢがリッド１０ａ上に照射される位置も変更される。例えば、ガルバノミラーＧＭ２を固定しガルバノミラーＧＭ１を回転させることによってリッド１０ａおけるレーザビームＬＢの照射位置が一方向に移動し、ガルバノミラーＧＭ１を固定しガルバノミラーＧＭ２を回転させることによってリッド１０ａおけるレーザビームＬＢの照射位置が上記の方向に対して垂直な方向に移動する。このように、コントローラ２は、ガルバノミラーＧＭ１、ＧＭ２を制御することによって、リッド１０ａ上のレーザビームＬＢの照射位置を変更する照射位置変更手段として機能する。
【００３２】
次に、図４を用いて、レーザビームＬＢをワーク１０上に照射して溶接を行う一般的なレーザ溶接方法について説明する。なお、図４（ａ）、（ｂ）は、ワーク１０のリッド１０ａの平面図（上部から観察した図）を示している。
【００３３】
図４（ａ）は、一般的なレーザ溶接方法における、レーザビームＬＢをワーク１０上に照射する順番を示している。ワーク１０のリッド１０ａ上には、レーザビーム出射装置１内から出射されたレーザビームＬＢが照射され、ビームスポットＳＰが形成される。この場合、レーザビーム出射装置１は、レーザビームＬＢを所定のパルス周期で発振し、レーザビームＬＢを照射する位置をパルス周期ごとに所定量ずつ移動させる。具体的には、レーザビーム出射装置１内のガルバノミラーＧＭ１、ＧＭ２が回転することによって、リッド１０ａ上のレーザビームＬＢの照射位置が変更される。詳しくは、レーザビーム出射装置１は、隣り合うビームスポットＳＰの一部が重なり合うようにレーザビームＬＢをリッド１０ａに照射する。この場合、レーザビーム出射装置１は、まず図４（ａ）の左下に示す位置にリッド１０ａに対してレーザビームＬＢを照射し、この位置から矢印Ｅ１〜Ｅ４で示すように反時計回りに、次々と照射位置を変更してリッド１０ａとパッケージ１０ｂとの溶接を行う。
【００３４】
なお、図４においては、レーザビーム出射装置１は以下のように設定されている。レーザビーム出射装置１はリッド１０ａ上において縦２ｍｍ×横２ｍｍの正方形領域の外形線上（即ち、リッド１０ａにおいてパッケージ１０ｂの開口部縁辺と接する部分の裏側）にレーザビームＬＢを照射する。また、レーザビームＬＢのパルス周期は０．００２秒（ｓ）であり、ビームスポットＳＰの間隔は０．１ｍｍであり、リッド１０ａに照射する総スポット数は８０個である。なお、上記のパルス周期は比較的短い、言い換えると単位時間当たりに発振されるパルス数は大きいものとする。
【００３５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すような照射順序、及び上記したようなレーザビーム出射装置１の設定によってワーク１０に対する溶接が終了したときの、リッド１０ａの溶け具合の一例を示す図である。ハッチングで示す部分は、リッド１０ａが溶けている領域を示している。破線領域Ａ１は、溶接作業の初期にレーザビームＬＢを照射した部分であり、破線領域Ａ２は、溶接作業の中盤にレーザビームＬＢを照射した部分であり、破線領域Ａ３は、溶接作業の終盤にレーザビームＬＢを照射した部分である。具体的には、破線領域Ａ１は破線領域Ａ２よりも溶けている領域が小さく、破線領域Ａ３は破線領域Ａ２よりも溶けている領域が大きいことがわかる。この場合、破線領域Ａ２ではリッド１０ａは適度に溶けているが、破線領域Ａ１ではリッド１０ａが溶けきっておらず、破線領域Ａ３ではリッド１０ａが溶け過ぎている。したがって、破線領域Ａ１では、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとの溶接の強度が不十分である場合があり、破線領域Ａ３では、リッド１０ａに貫通穴が空いてしまう場合がある。
【００３６】
ここで、リッド１０ａにおいて、破線領域Ａ１や破線領域Ａ３で示すような溶接不良が生じてしまう理由について説明する。破線領域Ａ１では、リッド１０ａ自体の温度がレーザビームＬＢの照射によって十分に上昇しなかったために、リッド１０ａがレーザビームＬＢの照射によって溶けきっていない現象が生じている可能性がある。詳しくは、リッド１０ａ上において短時間に集中してレーザビームＬＢが照射されたため、前回までに照射されたレーザビームＬＢによる熱が照射位置の周辺に伝導する前に、次のレーザビームＬＢが照射されているためにこのような現象が生じていると考えられる。
【００３７】
一方、破線領域Ａ３では、レーザビームＬＢが照射された際にリッド１０ａは既に高温となっており、この状態のリッド１０ａに対してレーザビームＬＢが照射されたために溶け過ぎの現象が生じている可能性がある。詳しくは、リッド１０ａ上において短時間に集中してレーザビームＬＢが照射されたため、今までに照射されたレーザビームＬＢによって発生した熱が、外部に適度に放出されることなく蓄積したためにこのような現象が生じていると考えられる。
【００３８】
以上のように、一般的なレーザ溶接方法では、レーザビーム出射装置１のパルス周期が短く、レーザビームＬＢの照射位置の移動距離も短いため、リッド１０ａ上の概ね同一箇所に対して短時間に集中してレーザビームＬＢが照射される。そのため、リッド１０ａにおいて、不十分な溶融や過度の溶融などの溶接不良が生じてしまう場合がある。このような溶接不良を生じさせないためには、簡単には、適切な溶接を行うためにはレーザビームＬＢのパルス周期を長くすればよい（言い換えると、リッド１０ａに対する照射回数を少なくすればよい）のだが、こうすると、溶接作業に要する時間が長くなってしまう。そこで、本実施例に係るレーザ溶接装置１００は、溶接作業に要する時間を遅延させることなく、適切な溶接が行われるようなレーザ溶接方法を実行する。
【００３９】
［レーザ溶接方法］
次に、本実施例に係るレーザ溶接装置１００が実行するレーザ溶接方法について説明する。
【００４０】
まず、本実施例に係るレーザ溶接方法の基本概念について説明する。前述したように、リッド１０ａ上の概ね同一箇所に対して短時間に集中してレーザビームＬＢを照射して溶接を行うと、溶接不良が生じてしまう場合がある。したがって、本実施例に係るレーザ溶接方法では、リッド１０ａにおいて、レーザビームＬＢを照射した位置の近傍に、パルス周期ごとに続けてレーザビームＬＢが照射されないようにする。詳しくは、レーザビーム出射装置１は、パルス周期ごとにレーザビームＬＢがリッド１０ａ上の所定距離以上離れた位置に照射されるようにし（前回照射した位置と離れた位置に次回レーザビームＬＢを照射する）、少なくとも連続してレーザビームＬＢが照射される位置が重ならないようにする。そして、パルス周期の所定周期が経過した後に戻ってきて、前回までにレーザビームＬＢを照射した位置の直近傍に、詳しくはビームスポットＳＰの一部分が重なるようにレーザビームＬＢを照射する。
【００４１】
以上により、本実施例に係るレーザ溶接方法によれば、リッド１０ａの概ね同一箇所に単位時間当たりにレーザビームＬＢが照射される回数が減少するため、レーザビームＬＢによってリッド１０ａの温度を適切な溶融が生じるような温度にまで効果的に上昇させることができると共に、リッド１０ａの温度が過度の溶融が生じるような高温にまで上昇することを防止することができる。したがって、本実施例に係るレーザ溶接方法によれば、溶接不良を生じさせることなく、熱バランス良く溶接を行うことができる。
【００４２】
また、本実施例に係るレーザ溶接方法では、レーザビームＬＢのパルス周期を長くする（言い換えると、パルス数を小さくする）設定を行うことなく、リッド１０ａ上の概ね同一箇所に単位時間当たりに照射する回数を減少させている。したがって、図４に示した比較例に係る構成と比較すると、本実施例に係るレーザ溶接方法では、リッド１０ａ上の概ね同一箇所に単位時間当たりに照射する回数は減少しているが、リッド１０ａ自体に単位時間当たりに照射する回数は減少していないので、溶接作業に要する時間は変わらない。
【００４３】
次に、本実施例に係るレーザ溶接方法の具体例を、図５〜図７を用いて説明する。なお、図５〜図７は、リッド１０ａの平面図（上部から観察した図）を示しており、リッド１０ａ上に形成されるビームスポットＳＰを示している。
【００４４】
図５は、本実施例に係るレーザ溶接方法の一例を示した図である。図５（ａ）は、レーザビーム出射装置１がリッド１０ａに対してレーザビームＬＢを照射する順番を示している。この場合、レーザビーム出射装置１は、まず最初にリッド１０ａの４隅に対してレーザビームＬＢを照射し、これらの４隅に形成されたビームスポットＳＰが含まれるリッド１０ａの４辺に対して、詳しくはレーザビームＬＢを照射すべき正方形領域の外形線における４辺に対して、次々にレーザビームＬＢを照射して４辺に対して同時進行して溶接を行う。即ち、レーザビーム出射装置１は、パルス周期ごとに、前回レーザビームＬＢを照射した位置の近傍に次回レーザビームＬＢを照射せずに、離れた位置にレーザビームＬＢを照射する。
【００４５】
具体的には、レーザビーム出射装置１は、まず１番目にリッド１０ａの左下にレーザビームＬＢを照射し、２番目に右下にレーザビームＬＢを照射し、３番目に右上にレーザビームＬＢを照射し、４番目に左上にレーザビームＬＢを照射する。即ち、レーザビーム出射装置１は、まず最初に、リッド１０ａの４隅に対して次々にレーザビームＬＢを照射する。次に、レーザビーム出射装置１は、戻ってきて（この場合は、パルス周期の４周期が経過している）、１番目にリッド１０ａに対して照射した位置の直近傍に５番目にレーザビームＬＢを照射し、同様に２〜４番目に照射した位置の直近傍に６〜８番目にレーザビームＬＢを照射する。そして、レーザビーム出射装置１は、このような位置から矢印Ｆ１〜Ｆ４で示すようにレーザビームＬＢを照射して溶接を行う。即ち、レーザビーム出射装置１は、図４に示す一般的なレーザ溶接方法のようにリッド１０ａに対して一続きにレーザビームＬＢを照射して溶接を行う（即ち、１つの辺の溶接が終了したら隣に位置する辺の溶接を行う）のではなく、リッド１０ａの４辺に対して別個に同時進行して溶接を行っていく。よって、本実施例に係るレーザ溶接方法では、１辺の溶接が終了する際に、他の３辺の溶接も概ね同時に終了する。
【００４６】
なお、ガルバノミラーＧＭ１、ＧＭ２を駆動させる駆動装置４、５は、レーザビームＬＢの照射位置を最大３０００ｍｍ／秒（ｓ）で移動させることが可能であるため、レーザビームＬＢが発振される１周期の間に、リッド１０ａの１つの隅から他の隅へレーザビームＬＢを照射する位置を移動させる制御は十分に実現可能である。例えば、リッド１０ａの溶接すべき正方形領域の１辺の長さが２ｍｍで、パルス周期が０．００２秒（ｓ）であるとすると、この場合には、照射位置を１０００ｍｍ／秒（ｓ）で移動させればよいため、駆動装置４、５の制御範囲内にあるといえる。
【００４７】
図５（ｂ）は、上記したレーザ溶接方法による溶接が終了したときのリッド１０ａの溶け具合の一例を示す図である。領域Ａ５は、リッド１０ａが溶けている領域を示している。図５（ｂ）に示すリッド１０ａの溶け具合と、図４（ｂ）に示した一般的なレーザ溶接方法によるリッド１０ａの溶け具合とを比較すると（レーザビーム出射装置１の設定（パルス周期やビームスポットＳＰの間隔など）は同一であるものとする）、図５（ｂ）に示したリッド１０ａは、リッド１０ａ上の位置による溶け具合の差が小さく、全体として、不十分な溶融や過度の溶融などが生じていないことがわかる。即ち、本実施例に係るレーザ溶接方法によって溶接されたリッド１０ａは、全体として、熱バランス良く溶接が行われている。
【００４８】
また、上記のレーザ溶接方法では、リッド１０ａ上の概ね同一箇所に単位時間当たりに照射するレーザビームＬＢの回数を減少させているが、単位時間当たりにリッド１０ａ全体に対してレーザビームＬＢを照射する回数は減少していないので、図４に示した一般的なレーザ溶接方法と比較すると、溶接作業に要する時間はほとんど変わらない。
【００４９】
図６は、本実施例に係るレーザ溶接方法の他の例を示した図である。この場合、レーザビーム出射装置１は、図５に示した例とは異なり、リッド１０ａの４隅に対してレーザビームＬＢを照射する順番が異なる。具体的には、レーザビーム出射装置１は、まず１番目にリッド１０ａの左下にレーザビームＬＢを照射し、２番目に右上にレーザビームＬＢを照射し、３番目に右下にレーザビームＬＢを照射し、４番目に左上にレーザビームＬＢを照射する。次に、レーザビーム出射装置１は、戻ってきて、１番目にリッド１０ａに対して照射した位置の直近傍に５番目にレーザビームＬＢを照射し、同様に２〜４番目に照射した位置の直近傍に６〜８番目にレーザビームＬＢを照射する。そして、レーザビーム出射装置１は、このような位置から矢印Ｇ１〜Ｇ４で示すようにレーザビームＬＢを照射して溶接を行う。この場合も、レーザビーム出射装置１は、リッド１０ａの４辺に対して別個に同時進行して溶接を行っていく。このような照射順序によるレーザ溶接方法を実行することによっても、リッド１０ａに対して熱バランス良く溶接を行うことができる。
【００５０】
図７は、本実施例に係るレーザ溶接方法の更に他の例を示した図である。この場合、レーザビーム出射装置１は、図５及び図６に示した例とは異なり、最初にリッド１０ａの４隅にレーザビームＬＢを照射しないで、リッド１０ａの４辺の中央部にレーザビームＬＢを照射し、この位置の隣にレーザビームＬＢを次々に照射して、溶接を行っていく。具体的には、レーザビーム出射装置１は、まず１番目にリッド１０ａの下辺の中央部にレーザビームＬＢを照射し、２番目にリッド１０ａの右辺の中央部にレーザビームＬＢを照射し、３番目にリッド１０ａの上辺の中央部にレーザビームＬＢを照射し、４番目にリッド１０ａの左辺の中央部にレーザビームＬＢを照射する。次に、レーザビーム出射装置１は、戻ってきて、１番目にリッド１０ａに対して照射した位置の直近傍に５番目にレーザビームＬＢを照射し、同様に２〜４番目に照射した位置の直近傍に６〜８番目にレーザビームＬＢを照射する。そして、レーザビーム出射装置１は、このような位置から矢印Ｈ１〜Ｈ４で示すようにレーザビームＬＢを照射して溶接を行う。即ち、本例では、最初にリッド１０ａの４辺の中央部にレーザビームＬＢの照射し、この位置の隣にレーザビームＬＢを次々に照射していき、最後は、４辺の中央部にレーザビームＬＢを照射することによって溶接作業が完了する。このような照射順序によるレーザ溶接方法を実行することによっても、リッド１０ａに対して熱バランス良く溶接を行うことができる。
【００５１】
以上のように、本実施例に係るレーザ溶接方法では、リッド１０ａに対して、パルス周期ごとにレーザビームＬＢがリッド１０ａ上の離れた位置に照射されるようにし、前回照射した位置の近傍に続けてレーザビームＬＢが照射されないようにする。これにより、リッド１０ａの概ね同一箇所に単位時間当たりにレーザビームＬＢが照射される回数が減少するため、レーザビームＬＢによってリッド１０ａの温度を適切な溶融が生じるような温度にまで効果的に上昇させることができると共に、リッド１０ａの温度が過度の溶融が生じるような高温にまで上昇することを防止することができる。即ち、本実施例に係るレーザ溶接方法によれば、リッド１０ａに対して熱バランス良く溶接を行うことができる。これにより、溶接不良を生じさせることなく、適切な溶接を行うことが可能となる。
【００５２】
なお、上記では、最初にリッド１０ａ上のある程度離れた４箇所にレーザビームＬＢを照射し、これらの４箇所を含む部分に対して、別個に同時進行して溶接を行うレーザ溶接方法の例について示したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、リッド１０ａの８箇所（リッド１０ａの４隅及び４辺の中央部）に対して最初にレーザビームＬＢを照射して溶接を行ってもよい。
【００５３】
また、レーザ溶接の対象物（本実施例ではリッド）においてレーザビームを照射する形状は、正方形や矩形には限定されず、例えば円形、楕円形、その他湾曲形状に沿ってレーザビームＬＢを照射してレーザ溶接を行う場合にも本発明を適用することができる。上記実施例のように、レーザビームを照射する形状が正方形や長方形などの多角形の複数の辺で構成される形状である場合には、それらを構成する各辺に対して順にレーザビームを照射すればよい。即ち、連続するパルス周期で、同一の辺に対してレーザビームＬＢが照射されないようにする。また、レーザビームを照射する形状が円形、楕円形などの場合には、連続してレーザビームが照射される位置が、予め決められた距離以上離れるように、レーザビームの照射位置及び順序を決定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】レーザ溶接装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ワークの概略構成を示す斜視図である。
【図３】レーザビーム出射装置の概略構成を示す図である。
【図４】一般的なレーザ溶接方法を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係るレーザ溶接方法の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係るレーザ溶接方法の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係るレーザ溶接方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  レーザビーム出射装置
２  コントローラ
３  テーブル
１０  ワーク
１０ａ  リッド
１０ｂ  パッケージ
１００  レーザ溶接装置
ＧＭ１、ＧＭ２  ガルバノミラー
Ｌ  レーザ発振器
ＬＢ  レーザビーム
【図１】
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【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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